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《中國煤化工》
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占據全產業碳排放1/3的氮肥、甲醇企業,該如何搞好碳排放?!
作者:顧宗勤 蘇建英 | 來源:國家煤化工網 | 時間:2021-08-23

據統計,我國化工產業每年消耗4.2億噸標煤,約占到全國消費總量的8.4%;二氧化碳年排放量達到11億噸,占全國排放總量的10%。其中,合成氨、甲醇產業在全產業碳排放量中更是名列前茅,因為73.7%的合成氨、77.3%的甲醇都是以煤為原料生產的。生產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、甲醇產業二氧化碳總排放量分別為2.19億噸和1.96億噸,占產業排放總量的19.9%17.8%

另外,氧化亞氮是硝酸、己二酸生產過程中產生的一種溫室氣體,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。我國是硝酸生產大國,年產量約1320萬噸,年排放氧化亞氮總量為10萬噸,折合二氧化碳排放當量約3000萬噸。當然,目前國內對氧化亞氮排放沒有相關法規限制,氧化亞氮基本未經催化減排處理就直接排放到大氣環境中。416日,習近平主席同法德領導人舉行視頻峰會時表示,中國已決定接受《<蒙特利爾協定書>基加利修正案》,加強非二氧化碳溫室氣體管控。生態環境部發布的《關于加強企業溫室氣體排放報告管理相關工作的通知》中將硝酸生產企業納入到碳排放數據報告與核查的名單中。此外,應生態環境部氣候司要求,中國氮肥工業協會編寫了《硝酸行業氧化亞氮減排行動方案》,計劃到“十五五”將氧化亞氮納入到全國碳市場。

顯然,隨著雙碳目標務的不斷推進,今后氮肥和甲醇產業產能將極度受限,新增項目審核難度也將大幅增加。部分產能不僅要通過減量置換方式建設,還需要購買碳排放指標和申請用能指標,勢必要增加項目建設成本。在嚴格的碳排放標準規定之下,氮肥和甲醇產業成本會出現一定提升,落后產能的淘汰或將加速。由于國際上絕大多數是以天然氣為原料,我國煤頭氮肥和甲醇在國際上的競爭力將有所下降。

當然,事有兩面。碳減排政策加大了產業的準入門檻,新的產能擴張受限,對現有企業應是一大利好。因為,在分配的碳排放和用能指標時是以現有情況為基礎的,現有企業享有用量豁免權和優先權,可獲得免費的用能指標和碳排放配額。對于存量產能,尤其產業內的高效低耗優質企業將進入強者更強階段。

“十四五”是我國碳達峰的關鍵期和窗口期。對于占據全產業碳排放1/3的氮肥、甲醇產業而言,如何搞好碳減排是一項重要而又緊迫的任務。必須要預先準備、提前布局,扎扎實實做好碳減排各項工作。

首先是認清形勢、摸清家底。生產企業必須加強學習,緊跟國內外形勢,知曉國家碳減排方針政策,關注碳排放配額,熟悉碳市場運行規則,了解碳市場走向。要培養企業自己的碳核算專職人員,摸清企業碳排放家底,弄清從原料到產品的碳足跡,完善計量體系,做好碳資產盤查。新建項目要加強能效評估和碳排放評估,適時跟蹤產業內外碳減排的成功經驗,如發電、鋼鐵、煤化工、氯堿以及業內企業的成功做法,研究制定合理可行的碳減排措施和路徑,走出一條科學的碳減排之路。

其次要做好節能提效工作。以煤為主的原料結構短期難以改變,決定了氮肥、甲醇產業實現碳達峰第一優選路徑是提高能源利用率。如果我國合成氨企業平均綜合能耗能從目前的1273千克標煤/噸氨下降到先進水平的1150千克標煤/噸氨,每年可少用730萬噸標煤,減排1940萬噸二氧化碳,占去年碳排放總量的8%左右。節能提效主要依靠先進節能技術的開發和應用,包括煤炭高效利用、余熱余壓綜合利用、大型機組節能改造、蒸汽系統優化改造、用能設備更新改造等。以天然氣、焦爐氣為原料的氮肥和甲醇企業,雖然碳減排壓力相對較小,但仍要以節能減排為核心,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。將二氧化碳轉化為化學品實現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化工產品,噸尿素消耗二氧化碳0.75噸,噸甲醇產品折算消耗二氧化碳1.375噸,每年尿素和甲醇生產消耗二氧化碳超過4200萬噸和9900萬噸。此外,二氧化碳制化學品的新技術還會不斷涌現,如二氧化碳加氫氣制甲醇、二氧化碳生產碳酸酯、二氧化碳生產生物基化學品、二氧化碳生產可降解塑料等。

當前,對于尿素是否計入減碳產品還沒有統一的說法。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,最終二氧化碳全部排入大氣,沒有被作物吸收利用;二是尿素生產本身要耗能(蒸汽和電),也間接增加了二氧化碳排放。國際能源署和國際肥料協會經研究都不認為尿素是減少碳排放肥料品種,甚至認為尿素全生命周期的碳排放比硝基肥料高30%以上。而其他產品二氧化碳資源化利用怎樣才能計入減碳范疇是很復雜的技術問題,因為其方法和產品數量都非常多,究竟以什么標準認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,從百分之零點幾到百分九十九點幾,氮肥和甲醇產業也是這樣。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、壓縮和運輸成本,降低因減碳而增加的項目投資和支出。

四是優化能源結構。能源低碳化是實現源頭減碳的最佳選擇。天然氣作為傳統能源中的低碳清潔能源,在今后能源轉型中將發揮重要作用。目前,我國天然氣大部分用于民用領域,熱利用效率僅為30%40%。未來,民用領域使用新能源電增多后,節省下來的天然氣可用于工業。天然氣制合成氨和甲醇的碳排放強度以比煤為原料的低50%以上。此外,據測算,到2030年,我國非化石能源消費占比將由15%左右提升到25%,新能源發電成本將大幅降低。遠期看,產業可有序推進生產過程的電氣化改造,減少蒸汽用量,降低化石燃料的使用。有條件的企業可與相關企業合作建設光伏、風能發電等配套項目。

氫能利用是全社會關注的重點。目前全球氫氣產量約7000萬噸,96%是化石原料生產的,只有4%是電解水得到的。其中,大部分為來自化石能源發電制造的灰氫,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。我國也是如此。目前我國氫氣產量約3318萬噸,其中95%由石油化工產業生產。在國家大力扶持下,我國可再生新能源成本下降較快,市場期待較高。但光伏和風電有其間歇性和波動性的特點,天空不可能總是朗日,風能也不可能永動。最為重要的還有,可再生能源的價格問題和氫儲運技術還存在短板。如果上述問題有所突破,綠氫可能會被大量采用,徹底扭轉產業對化石能源的路徑依賴,大大減輕產業碳減排壓力。因此,以可再生能源發展氮肥和甲醇工業或是產業未來長期發展戰略。

五是做好參與碳市場的準備。企業要深入研究好碳市場,吃透碳市場規則,弄懂碳市場內在關系,了解碳市場的內外部環境和履約程序,做到利用碳金融工具的準備,實現從碳成本向碳收益轉化。同時,企業內部要根據碳市場的規則建立碳減排規章制度,與經濟效益掛鉤,促進碳減排工作的深入落實。

六是做好碳達峰行動方案。目前,國家正在制定二氧化碳排放達峰行動方案。按照方案要求,要重點推進鋼鐵、建材、有色、化工、石化、電力、煤炭等重點產業碳減排工作,提出明確的達峰目標并制定達峰行動方案。據中國氮肥工業協會預測,在常規情景下,我國合成氨、甲醇總量仍趨于增長態勢,到2030年,碳排放量預計將分別達到2.49億噸和3.02億噸。總量是影響碳排放量的最主要因素,總量得不到控制,排放量很難降下來。今年年初,協會編寫了氮肥、甲醇碳排放達峰行動方案,但是方案中沒有提出明確的達峰時間表和路線圖。氮肥、甲醇產業是國民經濟的基礎產業,關系國計民生。甲醇今后的增長預期較高,氮肥在工業消費方面近幾年增長較快,在農業消費方面已經入平臺期,今后需求會略有回升。世界上也是這樣。國際能源署研究表明,直到2040年合成氨碳排放才可達峰。下一步,我們要廣泛開展調查研究,因地制宜,不盲目攀比,不一味跟風,實事求是地制定出行之有效的行動方案和配套措施。

另外,在制定碳配額方面也要結合產業實際,力爭起初配額相對寬松,后期配額基準值逐年降低,讓企業有逐步適應的過程。協會也要配合政府有關部門做好服務工作。

(作者分別為中國氮肥工業協會理事長,中國氮肥工業協會產業發展部主任)

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