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《中國(guó)煤化工》
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占據(jù)全產(chǎn)業(yè)碳排放1/3的氮肥、甲醇企業(yè),該如何搞好碳排放?!
作者:顧宗勤 蘇建英 | 來(lái)源:國(guó)家煤化工網(wǎng) | 時(shí)間:2021-08-23

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)每年消耗4.2億噸標(biāo)煤,約占到全國(guó)消費(fèi)總量的8.4%;二氧化碳年排放量達(dá)到11億噸,占全國(guó)排放總量的10%。其中,合成氨、甲醇產(chǎn)業(yè)在全產(chǎn)業(yè)碳排放量中更是名列前茅,因?yàn)?/span>73.7%的合成氨、77.3%的甲醇都是以煤為原料生產(chǎn)的。生產(chǎn)1噸合成氨,煤頭二氧化碳排放量約為4.2噸,氣頭約為2.04噸;生產(chǎn)1噸甲醇,煤頭二氧化碳排放量約為3.1噸,氣頭約為0.58噸。去年,合成氨、甲醇產(chǎn)業(yè)二氧化碳總排放量分別為2.19億噸和1.96億噸,占產(chǎn)業(yè)排放總量的19.9%17.8%。

另外,氧化亞氮是硝酸、己二酸生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一種溫室氣體,具有較高全球變暖潛能值和破壞臭氧層的作用,與二氧化碳相比,其全球變暖潛能值為298。我國(guó)是硝酸生產(chǎn)大國(guó),年產(chǎn)量約1320萬(wàn)噸,年排放氧化亞氮總量為10萬(wàn)噸,折合二氧化碳排放當(dāng)量約3000萬(wàn)噸。當(dāng)然,目前國(guó)內(nèi)對(duì)氧化亞氮排放沒(méi)有相關(guān)法規(guī)限制,氧化亞氮基本未經(jīng)催化減排處理就直接排放到大氣環(huán)境中。416日,習(xí)近平主席同法德領(lǐng)導(dǎo)人舉行視頻峰會(huì)時(shí)表示,中國(guó)已決定接受《<蒙特利爾協(xié)定書>基加利修正案》,加強(qiáng)非二氧化碳溫室氣體管控。生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)企業(yè)溫室氣體排放報(bào)告管理相關(guān)工作的通知》中將硝酸生產(chǎn)企業(yè)納入到碳排放數(shù)據(jù)報(bào)告與核查的名單中。此外,應(yīng)生態(tài)環(huán)境部氣候司要求,中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)編寫了《硝酸行業(yè)氧化亞氮減排行動(dòng)方案》,計(jì)劃到“十五五”將氧化亞氮納入到全國(guó)碳市場(chǎng)。

顯然,隨著雙碳目標(biāo)務(wù)的不斷推進(jìn),今后氮肥和甲醇產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能將極度受限,新增項(xiàng)目審核難度也將大幅增加。部分產(chǎn)能不僅要通過(guò)減量置換方式建設(shè),還需要購(gòu)買碳排放指標(biāo)和申請(qǐng)用能指標(biāo),勢(shì)必要增加項(xiàng)目建設(shè)成本。在嚴(yán)格的碳排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之下,氮肥和甲醇產(chǎn)業(yè)成本會(huì)出現(xiàn)一定提升,落后產(chǎn)能的淘汰或?qū)⒓铀。由于?guó)際上絕大多數(shù)是以天然氣為原料,我國(guó)煤頭氮肥和甲醇在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力將有所下降。

當(dāng)然,事有兩面。碳減排政策加大了產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)入門檻,新的產(chǎn)能擴(kuò)張受限,對(duì)現(xiàn)有企業(yè)應(yīng)是一大利好。因?yàn)椋诜峙涞奶寂欧藕陀媚苤笜?biāo)時(shí)是以現(xiàn)有情況為基礎(chǔ)的,現(xiàn)有企業(yè)享有用量豁免權(quán)和優(yōu)先權(quán),可獲得免費(fèi)的用能指標(biāo)和碳排放配額。對(duì)于存量產(chǎn)能,尤其產(chǎn)業(yè)內(nèi)的高效低耗優(yōu)質(zhì)企業(yè)將進(jìn)入強(qiáng)者更強(qiáng)階段。

“十四五”是我國(guó)碳達(dá)峰的關(guān)鍵期和窗口期。對(duì)于占據(jù)全產(chǎn)業(yè)碳排放1/3的氮肥、甲醇產(chǎn)業(yè)而言,如何搞好碳減排是一項(xiàng)重要而又緊迫的任務(wù)。必須要預(yù)先準(zhǔn)備、提前布局,扎扎實(shí)實(shí)做好碳減排各項(xiàng)工作。

首先是認(rèn)清形勢(shì)、摸清家底。生產(chǎn)企業(yè)必須加強(qiáng)學(xué)習(xí),緊跟國(guó)內(nèi)外形勢(shì),知曉國(guó)家碳減排方針政策,關(guān)注碳排放配額,熟悉碳市場(chǎng)運(yùn)行規(guī)則,了解碳市場(chǎng)走向。要培養(yǎng)企業(yè)自己的碳核算專職人員,摸清企業(yè)碳排放家底,弄清從原料到產(chǎn)品的碳足跡,完善計(jì)量體系,做好碳資產(chǎn)盤查。新建項(xiàng)目要加強(qiáng)能效評(píng)估和碳排放評(píng)估,適時(shí)跟蹤產(chǎn)業(yè)內(nèi)外碳減排的成功經(jīng)驗(yàn),如發(fā)電、鋼鐵、煤化工、氯堿以及業(yè)內(nèi)企業(yè)的成功做法,研究制定合理可行的碳減排措施和路徑,走出一條科學(xué)的碳減排之路。

其次要做好節(jié)能提效工作。以煤為主的原料結(jié)構(gòu)短期難以改變,決定了氮肥、甲醇產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰第一優(yōu)選路徑是提高能源利用率。如果我國(guó)合成氨企業(yè)平均綜合能耗能從目前的1273千克標(biāo)煤/噸氨下降到先進(jìn)水平的1150千克標(biāo)煤/噸氨,每年可少用730萬(wàn)噸標(biāo)煤,減排1940萬(wàn)噸二氧化碳,占去年碳排放總量的8%左右。節(jié)能提效主要依靠先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,包括煤炭高效利用、余熱余壓綜合利用、大型機(jī)組節(jié)能改造、蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化改造、用能設(shè)備更新改造等。以天然氣、焦?fàn)t氣為原料的氮肥和甲醇企業(yè),雖然碳減排壓力相對(duì)較小,但仍要以節(jié)能減排為核心,提高能源利用率,將碳減排的工作做得更好。

三是做好二氧化碳資源化利用。將二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)品實(shí)現(xiàn)碳回收利用是末端降低碳排放的重要手段。尿素、甲醇就是利用二氧化碳的傳統(tǒng)化工產(chǎn)品,噸尿素消耗二氧化碳0.75噸,噸甲醇產(chǎn)品折算消耗二氧化碳1.375噸,每年尿素和甲醇生產(chǎn)消耗二氧化碳超過(guò)4200萬(wàn)噸和9900萬(wàn)噸。此外,二氧化碳制化學(xué)品的新技術(shù)還會(huì)不斷涌現(xiàn),如二氧化碳加氫氣制甲醇、二氧化碳生產(chǎn)碳酸酯、二氧化碳生產(chǎn)生物基化學(xué)品、二氧化碳生產(chǎn)可降解塑料等。

當(dāng)前,對(duì)于尿素是否計(jì)入減碳產(chǎn)品還沒(méi)有統(tǒng)一的說(shuō)法。從全生命周期角度考慮,氨氣與二氧化碳合成尿素并不能減少二氧化碳排放。一是尿素用作肥料時(shí),最終二氧化碳全部排入大氣,沒(méi)有被作物吸收利用;二是尿素生產(chǎn)本身要耗能(蒸汽和電),也間接增加了二氧化碳排放。國(guó)際能源署和國(guó)際肥料協(xié)會(huì)經(jīng)研究都不認(rèn)為尿素是減少碳排放肥料品種,甚至認(rèn)為尿素全生命周期的碳排放比硝基肥料高30%以上。而其他產(chǎn)品二氧化碳資源化利用怎樣才能計(jì)入減碳范疇是很復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題,因?yàn)槠浞椒ê彤a(chǎn)品數(shù)量都非常多,究竟以什么標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定還需要研究和討論。

化石能源排放的二氧化碳濃度相差很大,從百分之零點(diǎn)幾到百分九十九點(diǎn)幾,氮肥和甲醇產(chǎn)業(yè)也是這樣。二氧化碳的利用要從排放濃度高、氣體壓力大和輸送距離短的起步。這樣可以減少捕獲、壓縮和運(yùn)輸成本,降低因減碳而增加的項(xiàng)目投資和支出。

四是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。能源低碳化是實(shí)現(xiàn)源頭減碳的最佳選擇。天然氣作為傳統(tǒng)能源中的低碳清潔能源,在今后能源轉(zhuǎn)型中將發(fā)揮重要作用。目前,我國(guó)天然氣大部分用于民用領(lǐng)域,熱利用效率僅為30%40%。未來(lái),民用領(lǐng)域使用新能源電增多后,節(jié)省下來(lái)的天然氣可用于工業(yè)。天然氣制合成氨和甲醇的碳排放強(qiáng)度以比煤為原料的低50%以上。此外,據(jù)測(cè)算,到2030年,我國(guó)非化石能源消費(fèi)占比將由15%左右提升到25%,新能源發(fā)電成本將大幅降低。遠(yuǎn)期看,產(chǎn)業(yè)可有序推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程的電氣化改造,減少蒸汽用量,降低化石燃料的使用。有條件的企業(yè)可與相關(guān)企業(yè)合作建設(shè)光伏、風(fēng)能發(fā)電等配套項(xiàng)目。

氫能利用是全社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。目前全球氫氣產(chǎn)量約7000萬(wàn)噸,96%是化石原料生產(chǎn)的,只有4%是電解水得到的。其中,大部分為來(lái)自化石能源發(fā)電制造的灰氫,只有很少一部分是不排二氧化碳可再生新能源制造的綠氫。我國(guó)也是如此。目前我國(guó)氫氣產(chǎn)量約3318萬(wàn)噸,其中95%由石油化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)。在國(guó)家大力扶持下,我國(guó)可再生新能源成本下降較快,市場(chǎng)期待較高。但光伏和風(fēng)電有其間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn),天空不可能總是朗日,風(fēng)能也不可能永動(dòng)。最為重要的還有,可再生能源的價(jià)格問(wèn)題和氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)還存在短板。如果上述問(wèn)題有所突破,綠氫可能會(huì)被大量采用,徹底扭轉(zhuǎn)產(chǎn)業(yè)對(duì)化石能源的路徑依賴,大大減輕產(chǎn)業(yè)碳減排壓力。因此,以可再生能源發(fā)展氮肥和甲醇工業(yè)或是產(chǎn)業(yè)未來(lái)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略。

五是做好參與碳市場(chǎng)的準(zhǔn)備。企業(yè)要深入研究好碳市場(chǎng),吃透碳市場(chǎng)規(guī)則,弄懂碳市場(chǎng)內(nèi)在關(guān)系,了解碳市場(chǎng)的內(nèi)外部環(huán)境和履約程序,做到利用碳金融工具的準(zhǔn)備,實(shí)現(xiàn)從碳成本向碳收益轉(zhuǎn)化。同時(shí),企業(yè)內(nèi)部要根據(jù)碳市場(chǎng)的規(guī)則建立碳減排規(guī)章制度,與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤,促進(jìn)碳減排工作的深入落實(shí)。

六是做好碳達(dá)峰行動(dòng)方案。目前,國(guó)家正在制定二氧化碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案。按照方案要求,要重點(diǎn)推進(jìn)鋼鐵、建材、有色、化工、石化、電力、煤炭等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)碳減排工作,提出明確的達(dá)峰目標(biāo)并制定達(dá)峰行動(dòng)方案。據(jù)中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),在常規(guī)情景下,我國(guó)合成氨、甲醇總量仍趨于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),到2030年,碳排放量預(yù)計(jì)將分別達(dá)到2.49億噸和3.02億噸?偭渴怯绊懱寂欧帕康淖钪饕蛩兀偭康貌坏娇刂,排放量很難降下來(lái)。今年年初,協(xié)會(huì)編寫了氮肥、甲醇碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案,但是方案中沒(méi)有提出明確的達(dá)峰時(shí)間表和路線圖。氮肥、甲醇產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),關(guān)系國(guó)計(jì)民生。甲醇今后的增長(zhǎng)預(yù)期較高,氮肥在工業(yè)消費(fèi)方面近幾年增長(zhǎng)較快,在農(nóng)業(yè)消費(fèi)方面已經(jīng)入平臺(tái)期,今后需求會(huì)略有回升。世界上也是這樣。國(guó)際能源署研究表明,直到2040年合成氨碳排放才可達(dá)峰。下一步,我們要廣泛開展調(diào)查研究,因地制宜,不盲目攀比,不一味跟風(fēng),實(shí)事求是地制定出行之有效的行動(dòng)方案和配套措施。

另外,在制定碳配額方面也要結(jié)合產(chǎn)業(yè)實(shí)際,力爭(zhēng)起初配額相對(duì)寬松,后期配額基準(zhǔn)值逐年降低,讓企業(yè)有逐步適應(yīng)的過(guò)程。協(xié)會(huì)也要配合政府有關(guān)部門做好服務(wù)工作。

(作者分別為中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng),中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展部主任)

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