論碳盤查工作在企業(yè)節(jié)能減排中的作用

任秀芳

（中石化股份天津分公司 天津 300271）

石油化工生產(chǎn)企業(yè)是高耗能企業(yè)，也是溫室氣體排放的主要來源之一。而近年來，隨著國際上相應(yīng)條例的出臺，中國政府對碳減排工作日益重視，先后制定了很多規(guī)章制度，對高耗能企業(yè)進(jìn)行了能耗限額，實行“綠色、低碳”的發(fā)展戰(zhàn)略。

由此可見，企業(yè)要可持續(xù)性發(fā)展，節(jié)能減排工作至關(guān)重要。而做好節(jié)能減排工作，必須要清楚企業(yè)的節(jié)能點在何處、節(jié)能潛力有多大。碳盤查工作因其覆蓋能源使用、排放全過程，實質(zhì)上是另一種形式的“能源審計”，與企業(yè)實施節(jié)能減排工作相輔相成。

1 碳盤查工作

1.1 溫室氣體

溫室氣體是指大氣層中自然存在的和由人類活動產(chǎn)生的能夠吸收和散發(fā)由地球表面、大氣層和云層所產(chǎn)生的波長在紅外光譜內(nèi)的輻射的氣態(tài)成份。根據(jù)ISO 14064-1-2006《溫室氣體 第1部分：組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化報告規(guī)范及指南》的基本原則與規(guī)范，結(jié)合石油化工行業(yè)的實際，我們主要研究六類溫室氣體（二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫）的排放與計算。

1.2 溫室氣體的排放類型

溫室氣體的排放主要分為直接排放和間接排放兩類。直接排放是指企業(yè)在正常生產(chǎn)過程中向大氣排放的溫室氣體。間接排放是指企業(yè)生產(chǎn)所消耗的外部電力、熱或蒸汽的生產(chǎn)而造成的溫室氣體排放，不是企業(yè)擁有或控制的排放。

其中，直接排放包括燃料燃燒和工業(yè)過程排放。其中，燃料燃燒排放是指在工藝加熱爐、鍋爐、轉(zhuǎn)化爐、火炬等設(shè)備中燃料燃燒所排放出的溫室氣體，燃料主要包括原煤、石油焦、柴油、渣油、天然氣、干氣、瓦斯氣、甲烷氫、液化石油氣等。另外，石油煉化企業(yè)內(nèi)部攜帶燃料的移動運輸工具在使用過程中造成的排放也是燃料燃燒排放。工業(yè)過程排放是指石油煉化企業(yè)在加工原料或化學(xué)品的物理或化學(xué)工藝過程中產(chǎn)生的溫室氣體排放。

1.3 溫室氣體排放量核算

企業(yè)碳排放總量為直接碳排放量和間接碳排放量之和。石油煉化企業(yè)溫室氣體排放量計算原則與ISO14064-1相一致。計算排放量的基礎(chǔ)應(yīng)基于企業(yè)生產(chǎn)的統(tǒng)計、分析或測算數(shù)據(jù)，以月平均或年平均消耗和產(chǎn)出為基準(zhǔn)。不同燃料的溫室氣體排放因子或其他相關(guān)參數(shù)按國家統(tǒng)一規(guī)定進(jìn)行計算。碳排放的核算要符合相關(guān)性、完整性、一致性、透明性及準(zhǔn)確性的原則。

1.3.1 直接碳排放量的計算

1.3.1.1 燃料燃燒

（1）若已知燃料熱值數(shù)據(jù)，則根據(jù)不同燃料的熱值和對應(yīng)的CO2排放因子進(jìn)行計算，如下：

式中：

Eoi：報告期內(nèi)，生產(chǎn)工藝過程燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸（t）；

ADi：燃燒過程的活動數(shù)據(jù)，為燃料消費量，單位為噸（t）；

EFi：燃燒過程的排放因子，等于燃料的低位發(fā)熱值（k J/kg）×燃料單位熱值碳含量

i：表示各種生產(chǎn)工藝過程或不同種類的燃料。

（2）若無法得到燃料消費量，可根據(jù)排氣監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，即：

式中：

Eoi：報告期內(nèi)，生產(chǎn)工藝過程燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸（t）；

ADi：燃燒過程的活動數(shù)據(jù)，為燃燒過程的排氣量，單位為m3/h；

EFi：燃燒過程的排放因子，等于 CO2濃度（mg/m3）×CO2排放時間（h）×10-9。

（3）若已知裝置進(jìn)料量、出料量、以及進(jìn)料和出料的含碳率，則可根據(jù)裝置物料平衡進(jìn)行計算，即：

式中：

Eoi：報告期內(nèi)，生產(chǎn)過程中燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸（t）；

ADj：燃燒過程的活動數(shù)據(jù)，為裝置進(jìn)料量，單位為噸（t）；

EFj：燃燒過程的排放因子，等于裝置進(jìn)料中的含碳率

ADc：燃燒過程的活動數(shù)據(jù)，為裝置出料量，單位為噸（t）；

EFc：燃燒過程的排放因子，等于裝置出料中的含碳率

1.3.1.2工業(yè)生產(chǎn)過程

（1）催化劑燒焦過程CO2排放

煉廠的催化裂化裝置和催化重整裝置等反應(yīng)過程中，由于小分子烴類還原或不飽和烴類聚合、縮合產(chǎn)生結(jié)焦，沉積在催化劑上，堵塞催化劑毛孔，導(dǎo)致催化劑失活。生產(chǎn)過程中，一般采取燒焦的方式使催化劑恢復(fù)活性。

催化劑燒焦過程會產(chǎn)生CO2，假設(shè)焦炭完全燃燒為CO2，可根據(jù)CO2排放濃度在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行計算，如下：

式中：

Ec：報告期內(nèi)，催化劑燒焦產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸（t）；

ADi：燒焦過程的活動數(shù)據(jù)，為燒焦煙氣量，單位為m3/h；

EFi：燒焦過程的排放因子，等于 CO2濃度（mg/m3）×CO2排放時間（h）×10-9。

（2）工藝過程CO2排放

煉油企業(yè)制氫裝置采用天然氣、焦炭等原料，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)與水蒸汽發(fā)生反應(yīng)，生成H2和CO2，其中H2用于其他加氫裝置，CO2部分回收試生產(chǎn)液態(tài)CO2產(chǎn)品，部分排入大氣?？刹捎梦锪掀胶夥ㄟM(jìn)行估算。公式如下：

式中：

EH：報告期內(nèi)，制氫裝置產(chǎn)生的碳排放量，單位為噸（t）；

ADy：生產(chǎn)過程的活動數(shù)據(jù)，為進(jìn)入裝置的原料量，單位為噸（t）；

ADz：生產(chǎn)過程的活動數(shù)據(jù)，為產(chǎn)生的殘渣量，單位為噸（t），采用煤（焦）為原料的制氫工藝中需考慮，采用天然氣或石油氣等為原料的制氫工藝不需考慮此項；

EFz：生產(chǎn)過程的排放因子，等于殘渣中的含碳率

1.3.2 間接碳排放量的計算

間接排放包括外購電力和外購熱力產(chǎn)生的CO2排放。間接排放不需按照排放單元逐一進(jìn)行核算，只需核算報告范圍內(nèi)企業(yè)外購電力和外購熱力的總量。

1.3.2.1 外購電力

外購電力間接CO2排放按下式計算：

式中：

ADe=外購電量（104k W·h）；

ADk=電力抵扣量（104k W·h），僅包括余熱余壓發(fā)電量和光伏發(fā)電量；

EFe=電力的二氧化碳排放因子（t CO2/104k W·h）。

1.3.2.2 外購熱力

外購熱力間接CO2排放按下式計算：

式中：

ADh=外購熱量（GJ）；

EFh=熱力的二氧化碳排放因子（t CO2/GJ）。

2 碳盤查核算對節(jié)能減排工作的指導(dǎo)與應(yīng)用

2.1 碳盤查結(jié)果分析

通過幾年來碳盤查的數(shù)據(jù)對比與分析，我們發(fā)現(xiàn)對于有自備電廠的大型石油煉化企業(yè)，直接碳排放的比重占到了81%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于間接排放。

圖1 有自備電廠的大型煉化企業(yè)碳排放的比例分布

通過對該企業(yè)直接碳排放的深入分析可知，熱電鍋爐消耗的燃料所產(chǎn)生的碳排放占比最大，達(dá)到60%；第二位是工藝鍋爐所產(chǎn)生的碳排放，占32%；第三位是工藝過程所產(chǎn)生的碳排放，占8%。移動運輸工具所消耗的燃料排放在企業(yè)的直接碳排放中占比非常少，基本可以忽略。

圖2 有自備電廠的大型煉化企業(yè)直接碳排放中各組成的分布圖

2.2 碳盤查對企業(yè)節(jié)能減排工作的指導(dǎo)與應(yīng)用

通過碳盤查工作可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)碳排放的重點源頭，為企業(yè)節(jié)能減排工作提供方向性指導(dǎo)，讓企業(yè)做到有的放矢。同時為企業(yè)下一步減排方向提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2.1 降低熱電鍋爐的燃料消耗是企業(yè)節(jié)能減排工作的首要任務(wù)

為了有效降低熱電鍋爐的燃料消耗，一是積極開展加熱爐達(dá)標(biāo)提效工作，通過對一臺420噸/小時的樣板爐改造，增上相變換熱器，回收煙氣余熱對進(jìn)爐空氣和除鹽水進(jìn)行預(yù)熱，排煙溫度下降了15℃，每年可節(jié)約原煤消耗8000噸，折合5497噸標(biāo)煤，減少碳排放14693噸當(dāng)量二氧化碳。二是大膽嘗試潔凈煤技術(shù)，由于煤炭仍然是該企業(yè)熱電鍋爐的主要燃料，通過對歷年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，其占比在70%左右，因此煤炭潔凈、高效利用是企業(yè)節(jié)能減排重要出路，應(yīng)該及早著手，把使用潔凈煤技術(shù)放在節(jié)能減排的首要位置。

此外，有效降低耗能工質(zhì)的汽、電消耗，是減少熱電鍋爐燃料消耗的根本。一是嚴(yán)格審查新增項目，其工藝和設(shè)備要符合國家節(jié)能減排規(guī)范。二是積極更新高耗能設(shè)備，例如對一臺420噸/小時的熱電鍋爐進(jìn)行風(fēng)機變頻改造后，年可節(jié)電100萬千瓦時，節(jié)約原煤消耗550噸，折合378噸標(biāo)煤，減少碳排放量1010噸當(dāng)量二氧化碳。三是做好余熱鍋爐運行管理，增加自發(fā)蒸汽量，減少熱電鍋爐發(fā)汽負(fù)荷。四是做好余熱回收利用工作，用水伴熱取代汽伴熱，用余熱取代某些塔底吹汽，從而減少蒸汽消耗。通過以上節(jié)汽、節(jié)電舉措全年節(jié)約蒸汽17.43萬噸、電2428萬千瓦時，節(jié)約熱電原煤消耗3.14萬噸，折合2.16萬噸標(biāo)煤，減少碳排放3.96萬噸當(dāng)量二氧化碳。

2.2.2 降低工藝加熱爐的燃料消耗是企業(yè)節(jié)能減排工作的重點

為了有效降低工藝加熱爐的燃料消耗，一是做好加熱爐的運行管理，降低加熱爐排煙溫度，杜絕散熱損失，提高加熱爐效率。二是優(yōu)化換熱流程，提高換熱終溫，降低加熱爐負(fù)荷。三是大力推廣直進(jìn)料，降低下游加熱爐燃料消耗。四是利用富余低壓蒸汽，對燃料氣實行集中預(yù)熱，有效降低加熱爐燃料消耗。五是調(diào)整燃料結(jié)構(gòu)，用氣態(tài)燃料取代液態(tài)燃料，盡量使用天然氣等清潔、優(yōu)質(zhì)的燃料，不再使用燃料油等燃燒效率低、碳排放量大的燃料。通過以上節(jié)能舉措的實施，該公司年節(jié)約燃料5.96萬噸，折合6.75萬噸標(biāo)煤，減少碳排放19.3萬噸當(dāng)量二氧化碳。

3 結(jié)語

3.1 碳盤查工作對企業(yè)的節(jié)能減排工作具有重要意義

通過連續(xù)幾年的碳盤查工作，一方面摸清了企業(yè)的碳排放源，理清了企業(yè)碳排放的各組成分布，有利于節(jié)能減排工作的全面開展。另一方面通過對碳盤查數(shù)據(jù)的分析，充分掌握了本企業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)，為下一步節(jié)能減排工作提供了攻關(guān)方向。

3.2 在碳盤查基礎(chǔ)上可以有的放失的開展企業(yè)減排工作

通過碳盤查工作，本企業(yè)意識到降低熱電鍋爐和工藝加熱爐的燃料消耗對企業(yè)整體的節(jié)能減排有著至關(guān)重要的作用。為此，及時制定方案，對熱電及工藝加熱爐采取了達(dá)標(biāo)提效治理、優(yōu)化運行操作、燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整等一系列的節(jié)能降耗措施，切實取得了節(jié)能減排效果。

[1]ISO 14064-1溫室氣體第一部分組織層次上對溫室氣體排放和清除的量化和報告的規(guī)范及指南[S].