去年底,第28屆聯合國氣候變化大會在阿聯酋迪拜世博城舉辦,“加速低碳行動,凝聚氣候變化社會力量”主題邊會發布的《中國企業低碳實踐觀察報告》介紹了中國石化探索綠色低碳發展路徑、加快培育壯大氫能產業鏈和助力“綠色中東”建設等應對氣候變化方面采取的低碳行動,標志著我國正朝著碳達峰碳中和的目標穩步前進。
現代煤化工作為我國近年來為保障國家能源安全、實現煤炭清潔高效利用的新興產業,具有高耗能高碳排的特點,其實現碳達峰碳中和對我國實現“雙碳”目標意義重大。本版推出專題,探討現代煤化工企業實現碳達峰碳中和的可行路徑。
本版文字除署名外由 中國石化長城能源化工有限公司 張玉鴻 王 強 提供
現代煤化工企業實現“雙碳”目標面臨的挑戰
現代煤化工企業碳排放總量大、強度高,實現“雙碳”目標面臨諸多挑戰。
從國家層面看,實現“雙碳”目標時間緊,我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,爭取2060年前實現碳中和,比《巴黎協定》提出的溫控目標下全球2065~2070年實現碳中和的目標更早。我國實現碳達峰的時間只有60年左右,從碳達峰到碳中和只有30年,無論是碳達峰還是碳中和,時間都非常緊迫。
從企業層面看,技術方面問題較多。一是關鍵碳減排技術儲備不足。研究表明,為確保我國2060年實現碳中和,則2030年前應實現能源活動二氧化碳排放達峰且峰值水平控制在105億噸以內,2060年能源活動二氧化碳排放量控制在5億噸以內,非二氧化碳溫室氣體和工業過程排放控制在10億噸左右,碳匯和碳移除等技術實現負排放15億噸左右。但目前先進節能降碳技術還不能滿足實現“雙碳”目標的需要。從2025年到2035年,碳排放強度的大幅下降亟須低碳、零碳技術支撐,2035年后實現深度減碳,更需要低碳、零碳及負碳新技術儲備。近年來,盡管現代煤化工企業在光伏、綠電交易、二氧化碳回收利用等方面取得了一定進展,但低碳技術尚不足以支撐實現碳中和目標,需開展關鍵低碳核心技術研發攻關和推廣應用。
二是現代煤化工企業的高碳排放特點決定了實現碳中和的難度較大。典型煤化工企業碳排放主體一個是固定排放源,如燃煤鍋爐直接燃燒產生的溫室氣體排放;另一個是制程排放源,如煤制甲醇過程中的煤氣化和變換反應產生的二氧化碳排放。
三是現有標準規范還不能滿足實現“雙碳”目標的需要。新建項目需要嚴格控制能耗總量和碳排放總量,前期設計階段要將先進成熟節能降碳技術推廣應用到位、節能降碳措施落實到位,但目前設計標準還無法滿足這一要求。同時,碳足跡核算也沒有統一標準規范,不同機構核算出的結果存在較大差異。
四是現代煤化工企業自身碳資產管理基礎還比較薄弱。一方面自身的碳資產管理體系,如組織機構、制度建設、管理標準、人員配備、專業人才隊伍培養等方面,與實現綠色低碳高質量可持續發展的需要還存在差距;另一方面,企業缺乏具備足夠碳貿易(交易)經驗的專業人才,如何管理好碳資產、通過碳交易實現降本減費成為全新的課題。
結合國家“雙碳”目標要求,現代煤化工企業應以碳排放管控為抓手,提升規劃發展和生產管理水平,推廣應用先進的節能降碳技術,優化產品結構,降低物耗能耗,應用碳捕集、利用與封存技術等。具體而言,應從三方面入手。
一是前端控制,在現代煤化工項目前期論證設計階段確保低碳。
如某煤化工項目在設計階段采取以汽定電的原則配備鍋爐、汽驅改電驅、優化汽化爐產能等措施優化后,年碳排放總量下降百萬噸以上,性價比很高。加大項目源頭管控力度,加強發展規劃和項目設計管理,實現煤化工與石油化工錯位發展,結合企業特點和市場需求適當調整產品路線,讓煤化工多生產高碳氫比產品和含氧化合物(醋酸、醋酐、醋酸甲酯、碳酸二甲酯、聚乙醇酸等)產品來減少碳排放。嚴格新建投資項目能耗總量和強度指標審核,項目能效水平滿足政府“雙控”管理要求的同時,要達到行業乃至世界先進水平。加強新建項目碳排放總量和強度指標審核,嚴格控制碳排放指標。加強項目前期管理,按照項目類別,落實各級管理主體責任,嚴控碳排放增量。在項目前期設計階段確保先進成熟的節能低碳技術推廣應用到位、節能降碳措施落實到位,碳排放指標達到行業乃至世界領先水平。開發、應用高效綠色低碳催化劑等領先技術,大幅降低物耗能耗。
二是中端減排,在生產過程中采取技術和管理措施減少碳排放。
要加強能力建設規范管理行為。首先要建立碳資產管理組織機構,明確專管部門、配備專管人員、制定制度流程、組織制度培訓,開展碳排放數據管理專項檢查,規范碳排放數據質量管理,提高核算準確度。其次要應用國際標準和國家行業指南核算溫室氣體排放量,按要求填報碳排放系統、編制碳排放報告、監測計劃及補充數據報告,完成上級公司和政府部門組織的第三方、第四方碳核查和年度碳排放報告修訂,對核查中發現的不符合項及時對接整改。最后要加強政策研究,培養具備足夠能力水平的碳資產管理人才,滿足不斷增長的碳資產管理需求。
要加強能耗“雙控”管理。在實際生產經營管理過程中,要充分利用更加清潔高效的綠色低碳能源,充分利用數字化和信息化手段,加強能源生產、供應、輸送、轉換、消耗全過程管控,控制能耗總量和強度指標,嚴格執行地方政府控煤指標,努力提高能效。如通過淘汰落后高耗能機電設備、實施工藝改造和優化操作,減少蒸汽放空,減少生產裝置火炬天然氣的消耗量等措施,降低能耗、減少碳排放。
要大力推進實施節能降碳項目。按照國家推薦的成熟節能降碳技術和高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南等,通過裝置熱聯合、蒸汽能量梯級利用、充分利用余熱余壓、實施熱電機組能效提升工程等技術措施,加強過程管控,確保項目按期保質完成,持續壓減燃動能耗與加工損失。
要深化能效對標。積極參加國家部委和行業組織的能效“領跑者”遴選活動,對標本企業歷史最好水平和行業最優水平,挖掘裝置潛力,提升能效水平。推進煤電機組升級改造,自備燃煤熱電廠供電煤耗降至300克標準煤/千瓦時以下;推動煤炭清潔高效利用,促進煤炭消費轉型升級,煤制甲醇和煤制烯烴單位產品能耗全面達到標桿水平;更新淘汰高耗能落后機電設備,落實國家有關部門要求,淘汰高耗能落后電機,推進變壓器能效提升工程落實落地。
要優化工藝操作。開展技術攻關,推廣應用先進節能技術。對已投產的生產裝置,組織開展有針對性的技術攻關,優化生產運營,保持物耗能耗指標先進。持續降低熱電燃料煤耗和煤氣化裝置原料煤耗,減少非計劃停工,確保長周期運行;推廣應用高效換熱器、節能機泵、氣凝膠新型保溫等先進技術;開展裝置脫瓶頸和節能提效技術改造。
要積極推進太陽能利用項目。太陽能是未來綠色能源消費的主要方向之一。目前煤化工企業已有應用,如實施綠電交易,應用太陽能進行熱水制備,源水裝置的遠程閥室應用光伏供電裝置,生產區域路燈照明進行太陽能改造,辦公樓增設光伏發電設施等。下一步,可推進規劃建設樓頂、屋面和地面光伏發電項目,并充分利用國家產業扶持政策和采煤沉降區土地資源,積極與地方政府溝通協調,在現有煤化工項目配套的煤礦采煤沉降區生態恢復治理中,因地制宜大力發展生態光伏發電。
要積極開展產品碳足跡核算評價。開展碳足跡核算評價是煤化工產品取得碳標簽并走向世界的需要,企業可以在碳足跡核算評價的過程中,了解產品在碳排放方面存在的問題和不足,根據核算報告提出的建議和措施進行有針對性的改進和提升;針對產品碳足跡有重大影響的環節和因素,制定改進措施降低單位產品碳排放,提高產品競爭力。
要努力實現綠電綠氫與煤化工的深度耦合。隨著科技進步和綠色能源成本的大幅下降,可以考慮將綠電和綠氫大規模應用于煤化工,實現綠電綠氫與煤化工的深度耦合。對自備燃煤熱電廠實施電鍋爐改造,或取消自備電廠,直接使用綠電和綠電鍋爐等。對工藝生產裝置進行流程再造,汽驅改電驅降低蒸汽用量,煤制甲醇大量使用綠氫、綠氧,將煤中的碳最大限度轉移到甲醇產品中,使制程排放源的碳排放降到最低。當固定排放源和制程排放源實現近零碳排放時,煤化工企業就能生產出真正的綠色產品。
三是末端治理,對碳排放進行處置。
對采取各種節能降碳措施后仍無法避免的碳排放,可以采用CCUS技術回收利用,近期主要著眼于推進煤化工生產裝置產生的高濃度二氧化碳的資源化利用,如將二氧化碳催化加氫生產化工產品,未來可以將生產裝置產生的少量碳排放完全中和。
碳排放權交易市場是實現碳中和的途徑之一,也是企業實現碳資產價值和碳指標調節的載體。企業應組織人員參與碳排放權交易市場運行的各個環節,按要求開展碳盤查,做好碳排放監測、報告與核查工作,開發和儲備CCER(我國溫室氣體自愿減排)項目,開展碳配額指標測算,參與碳配額指標的核定、分配和碳排放權交易,完成年度碳履約。通過參加碳交易,企業既能積累碳資產,也能積累管理經驗。
中安聯合提高煤炭清潔利用水平
本報訊 前不久,工業和信息化部、國家發展改革委、國家市場監督管理總局公示2023年度重點行業能效“領跑者”企業名單,中安聯合成功進入煤制烯烴行業能效“領跑者”企業行列。
煤化工項目投產以來,中安聯合大力落實節能降耗工作措施,建設光伏電站、開展綠電交易,提升企業綠電比例;強化凝液、雨水、園區企業污水回用,打造節水標桿企業;推進生產技術優化、內部甲醇等物料直供工藝改造等,持續提升能源績效。
聚焦煤化工“高端化、多元化、低碳化”發展,中安聯合瞄準化工新材料賽道,今年初,牽頭多家單位共同組建的先進煤基高分子材料安徽省產業創新研究院獲批成立,圍繞安徽省汽車、新能源等主導產業創新發展需求,共建科技創新服務平臺,引領安徽煤基高分子材料產業發展。
在重視科技創新工作的同時,中安聯合大力踐行綠色低碳發展戰略,開展新能源關鍵技術研究,推進末端排放治理技術實施,不斷提升能效水平,夯實高質量發展根基。
今年4月,中安聯合順利完成“耦合生物質能的SE粉煤氣化關鍵技術研發及工業示范”課題第二輪工業試驗,取得階段性試驗成果,廢塑料與煤共氣化技術研究項目也順利進入試驗環節,對實現煤炭減量化與清潔利用、減少碳排放將起到推動作用。(趙天奇)
中天合創實現資源高效綜合利用
本報訊 “為實現高效用水,我們投資建成并投運了礦井水處理裝置,每小時可處理3000立方米煤礦疏干水,在水資源匱乏的西北地區意義重大。”近日,在中天合創公眾開放日,解說員向周邊牧民介紹。
中天合創采用先進的污水處理技術將污水處理成再生水,實現污廢水零排放;建設余熱蒸汽發電項目,累計回收中低壓蒸汽超100萬噸、發電超1.76億千瓦時、創效超7000萬元。該公司還成立節能節水領導小組,建立三級網格化管理機制,不斷細化用水、用能管理。
“新建的這套高壓閃蒸氣回收裝置每小時可處理6000立方米高閃氣,增產1.5噸甲醇,每年可創效近千萬元,不僅解決了氣化裝置灰水處理系統高閃氣排放難題、提高了煤炭能源利用效率,而且降低了環保風險。”甲醇部氣化裝置設備副主任黃森介紹。截至目前,該裝置已累計回收高閃氣超5000萬標準立方米,生產甲醇超1.8萬噸,累計創效超1400萬元。
中天合創還加大資金投入、優化資源配置,實施了余熱蒸汽發電、分質制鹽、熱電空預器密封改造和廢煤漿回收利用等節能技術改造和管理措施;開展“甲醇煤漿提濃”“降低烯烴醇耗”“降低熱電供電標準煤耗”等技術攻關20余項,實施挖潛增效項目百余項,實現資源高效綜合利用。(姚 寧)
寧夏能化節約用水成為行業標桿
本報訊 作為中國石化煤化工最早實現廢水零排放的企業,寧夏能化一直以來在節約工業用水上做“大文章”,其煤制甲醇裝置先后3次榮獲工業和信息化部、水利部、國家發展改革委、國家市場監督管理總局四部委及中國石油和化學工業聯合會“水效領跑者”獎項。
該公司在日常水務管理中狠下功夫,細化分解用水指標,將用水指標納入經濟責任制考核、班組成本核算勞動競賽,鼓勵各級員工集思廣益制定用水、節水措施,加強設備管理和巡檢,及時消除設備管線的“跑冒滴漏”。
他們高度關注生產過程用水,以提高水資源循環利用率為目標,加大生產流程優化力度,水的循環利用率達81.5%;通過化驗水質、對比系統用水點等方式,將甲醇精餾等工序產生的凝液和廢水分別用作系統洗滌水補水及煤漿制備用水,將鍋爐排污水處理后作為循環水補水使用,降低了生產過程中水資源的損失。
該公司還在提高用水設備性能、開展節水技術改造方面取得了較好成績。通過將間冷塔的冷卻方式改為封閉式冷卻,實現大機組冷卻用水的循環使用;通過對空分后備水浴式汽化器增加凝液回收系統,實現凝結水資源和熱能密閉回收,每小時可回收利用6噸蒸汽凝液,每年節約脫鹽水3.63萬噸。
近年來,寧夏能化投用的“高鹽水零排放”項目,實現了廢水零排放;完善雨水收集系統,實現了廠區雨水全部回收再利用。該公司工業水重復利用率達98.5%以上,煤制甲醇裝置單位產品水耗達到行業標桿值。(丁 繁 劉 放)