施用化肥碳排放与节能计算

2.1　施用化肥碳排放与节能计算

假定条件：

(1)复混肥按我国南方稻菜类通用配比(N∶P2O5∶K2O=11∶3∶7)、总养分含量30%计算，肥料中腐植酸含量按通常适宜添加量(4%～8%)，取5%[6,7]。

(2)化肥产品采用尿素、磷二铵、过磷酸钙和氯化钾。生产工艺为：合成氨和尿素用煤基法、氯化钾用钾长石-食盐法、生产磷肥用的硫酸用接触法。

(3)腐植酸原料用含HA≈50%的风化煤，与化肥复混前先用氨水氨化制成腐植酸铵，其氨氮计入养分，耗电量计入生产腐铵的能耗。

(4)化肥能耗值参考有关设计资料[8～12]及大、中型肥料厂近年来公开公布的数据，取中间值。

(5)腐植酸提高化肥利用率的数据，主要来自上世纪80～90年代的示范试验和近期部分试验数据[6,7,13]，即氮肥5%～38%、磷肥10%～27%、钾肥5%～15%，计算时分别取中间值。

(6)按一季(90 d)施用的基肥计算, 施用量750 kg/ha(实物量)，折纯养分总量为225 kg/ha，分别：N=117.9　kg/ha，P2O5=32.1　kg/ha，K2O=75.1　kg/ha。

(7)热源均按煤炭计算，水、电、热力、煤炭的单位能耗及综合能耗(折算为标煤)，按GB/ T2589-2008《综合能源计算通则》的规定计算。

本计算所用各种化肥及其主要中间体的生产能耗统计见表2。

化肥节能计算方程拟为:

M=E1/29300　　　　　　　　　　　　　(2)

CO2=2.6M≈8.874×105×E1　　　　　　(3)

式中，E1——施用单位重量腐植酸节省的能耗，KJ/kgHA；M——施用单位重量腐植酸节省的标煤，kg/kgHA；CO2——施用单位重量腐植酸少释放的二氧化碳数量，kg/kgHA；n——肥料配方中的化肥品种数；Yi— —第i种化肥纯养分施用量，kg/ha；μi— —第i种化肥养分通常利用率(N、P、K分别设定35%，20%和50%)；Ui ——施用第i种腐植酸肥料后养分利用率提高比例,%(N、P、K分别设定为原利用率的20%、19%和10%)；Pi— —所施第i种化肥的生产能耗，KJ/ kg；Fi— —所施第i种化肥中的纯养分含量，%； η——腐植酸铵生产能耗，KJ/kg；H——腐植酸施用量(基肥)，kg/ha(取38)；K——腐植酸铵中腐植酸的含量，%；m——腐植酸施用量，kg/ ha(按38kg/ha计)；29300——单位重量标煤的发热量，KJ/kg；2.6——燃烧单位重量标煤排放出的CO2量，kg/kg。

表2　各种化肥生产能耗
Tab.2　Production energy consumption of different fertilizers