張海峰

（晉能控股裝備制造集團(tuán)煤化工事業(yè)部，山西 晉城 048006）

0 引言

近年來(lái)，“碳達(dá)峰、碳中和”迅速成為國(guó)家戰(zhàn)略，各地政府管理部門(mén)為實(shí)現(xiàn)“雙碳”紛紛提出了本地區(qū)的時(shí)間表并出臺(tái)了相關(guān)政策，對(duì)碳排放、能源消耗的監(jiān)管日趨嚴(yán)格。

晉能控股裝備制造集團(tuán)煤化工產(chǎn)業(yè)是一個(gè)高碳排放強(qiáng)度和高碳排放總量的產(chǎn)業(yè)，可以預(yù)見(jiàn)在“碳達(dá)峰、碳中和”的大背景下，必將受到巨大的沖擊。煤化工企業(yè)如何應(yīng)對(duì)“碳達(dá)峰、碳中和”，將深刻關(guān)系到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

文中列舉了現(xiàn)有技術(shù)水平下的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從原理上分析煤化工產(chǎn)業(yè)碳排放產(chǎn)生的原因及減排的途徑，提出了煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)“碳達(dá)峰、碳中和”的策略路徑。

1 煤化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有技術(shù)水平下的碳排放形勢(shì)

1.1 煤化工產(chǎn)業(yè)是高能耗、高碳排放的產(chǎn)業(yè)

2020 年，中國(guó)以49.8 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤的一次能源消耗，100 億t 左右的二氧化碳排放總量，創(chuàng)造了101.356 7 萬(wàn)億元的GDP。簡(jiǎn)單測(cè)算下來(lái)，能耗強(qiáng)度是0.49 t 標(biāo)準(zhǔn)煤/萬(wàn)元GDP，碳排放強(qiáng)度是1 t 二氧化碳/萬(wàn)元GDP。

與此同時(shí)，2020 年化工產(chǎn)業(yè)碳排放總量約13.78億t，其中煤化工產(chǎn)業(yè)碳排放總量超過(guò)6 億t。以晉城市統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：2020 年煤化工產(chǎn)業(yè)能耗強(qiáng)度是4.2 t 標(biāo)準(zhǔn)煤/萬(wàn)元營(yíng)業(yè)收入，是全國(guó)平均水平的8 倍多；而碳排放強(qiáng)度，根據(jù)不同的產(chǎn)品路線，是10～20 t 二氧化碳/萬(wàn)元營(yíng)業(yè)收入，是全國(guó)平均水平的10～20倍。

所以，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各產(chǎn)業(yè)中，煤化工無(wú)疑具有高能耗、高排放的行業(yè)屬性。在“碳達(dá)峰、碳中和”的國(guó)家戰(zhàn)略下，必將受到遠(yuǎn)超其他行業(yè)的監(jiān)管力度。煤化工從業(yè)者應(yīng)該提前布局，未雨綢繆，主動(dòng)應(yīng)對(duì)，而不能消極等待，被動(dòng)應(yīng)對(duì)。

1.2 節(jié)能降耗是最經(jīng)濟(jì)、可行的碳減排措施

1）化石能源為原料的化工產(chǎn)業(yè)短期內(nèi)仍將占據(jù)化工產(chǎn)業(yè)的主要份額，高碳排放強(qiáng)度和總量不可改變。

2）煤制蒸汽仍然是最經(jīng)濟(jì)、符合化工規(guī)模的熱力和動(dòng)力來(lái)源方式。電作為熱力和動(dòng)力來(lái)源成本是煤制蒸汽的2 倍以上，與化工規(guī)模不太匹配；能夠?qū)崿F(xiàn)零碳排的熱力和動(dòng)力來(lái)源方式是核能供熱力和動(dòng)力方式，但目前尚未形成成熟的成套工業(yè)化技術(shù)，同時(shí)存在安全和環(huán)保隱患。

3）當(dāng)前最有可能重塑化工產(chǎn)業(yè)格局的關(guān)鍵性技術(shù)有兩個(gè)：電解水制氫和二氧化碳利用技術(shù)。前者尚未實(shí)現(xiàn)符合現(xiàn)有工業(yè)規(guī)模的成套工業(yè)化成熟，生產(chǎn)成本相對(duì)較高（超過(guò)1.5 元/m3），短期內(nèi)不可能工業(yè)化推廣；二氧化碳化工利用技術(shù)研究者眾多，但現(xiàn)有條件下，均不具備經(jīng)濟(jì)可行性。

綜合以上技術(shù)現(xiàn)實(shí)，短期內(nèi)化工產(chǎn)業(yè)，尤其是煤化工產(chǎn)業(yè)，仍將維持現(xiàn)有的生產(chǎn)模式。碳排放的底層邏輯沒(méi)有改變，從理論上大幅度減碳，乃至于零碳排是不可能實(shí)現(xiàn)的，只能是通過(guò)節(jié)能降耗、控制規(guī)模的方式來(lái)小幅度降低碳排放。

2 煤化工產(chǎn)業(yè)的碳排放與減排路徑

2.1 煤化工產(chǎn)業(yè)的碳排放

化學(xué)工業(yè)本質(zhì)上是以化學(xué)反應(yīng)制造化工品的工業(yè)，具體到煤化工產(chǎn)業(yè)（狹義的煤氣化制備化工品），就是在外部能量（蒸汽+電）的支持下，煤炭氣化制備有效氣（CO+H2+CH4），然后再合成各種化工品的過(guò)程。

煤化工產(chǎn)業(yè)的碳排放主要由兩部分組成，一部分是原料煤中的碳不能全部轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品中而帶來(lái)的碳排放；另一部分是外部能量生產(chǎn)過(guò)程中帶來(lái)的碳排放。

以晉能控股裝備制造集團(tuán)某公司煤制甲醇為例，對(duì)煤化工產(chǎn)業(yè)碳排放做一個(gè)簡(jiǎn)單說(shuō)明。計(jì)算依據(jù)為1.35 t 原料煤/t 甲醇、0.23 t 燃料煤/t 甲醇、160 kW·h電/t 甲醇、650 g CO2排放/kW·h 電，無(wú)購(gòu)入熱、輸出電與熱。那么1 t 甲醇的碳排放為：噸甲醇碳排放=原料煤碳排放+燃料煤碳排放+購(gòu)入電碳排放-產(chǎn)品固碳。

對(duì)于不同的煤化工生產(chǎn)路線有著不同的碳排放強(qiáng)度（噸產(chǎn)品的碳排放量）。表1 所示為不同煤化工生產(chǎn)路線碳排放情況。

2.2 煤化工產(chǎn)業(yè)的碳減排路徑[1-9]

從煤化工產(chǎn)業(yè)碳排放的來(lái)源出發(fā)，可以得出當(dāng)前的技術(shù)條件下，降低碳排放的可行措施：

1）降低原料煤消耗。持續(xù)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，積極跟蹤采用現(xiàn)代技術(shù)，持續(xù)穩(wěn)定降低原料煤消耗。

2）降低綜合能耗。采用先進(jìn)工藝流程（余熱利用、低品位熱能回收、變頻技術(shù)），推進(jìn)智能化工廠和智能工廠模式，大力推動(dòng)企業(yè)內(nèi)部的節(jié)能工作，降低化工過(guò)程綜合能耗。

3）增加產(chǎn)品碳含量。調(diào)整技術(shù)路線，盡可能多地將原料煤中的碳固定到產(chǎn)品中。

從這個(gè)單一因素出發(fā)，現(xiàn)有煤化工技術(shù)路線中，由優(yōu)到劣排序如表2 所示。

表2 不同煤化工技術(shù)路線固定碳優(yōu)劣勢(shì)

3 煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)“碳達(dá)峰、碳中和”的策略路徑

綜上所述，針對(duì)煤化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中二氧化碳產(chǎn)生的原理及排放途徑，提出煤化工產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)“雙碳”目標(biāo)的策略。

3.1 摸清家底，為各項(xiàng)工作做好準(zhǔn)備

開(kāi)展板塊煤化工企業(yè)的產(chǎn)能情況、工藝路線、能耗水平、生產(chǎn)成本和碳排放等的綜合摸底工作。摸清煤化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能分布、技術(shù)水平、能效水平、生產(chǎn)成本、碳排放總量、碳排放強(qiáng)度、與全國(guó)先進(jìn)水平差距等情況，為后續(xù)“碳達(dá)峰、碳中和”及其他工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

3.2 頂層設(shè)計(jì)，擘畫(huà)低碳轉(zhuǎn)型路徑

轉(zhuǎn)變發(fā)展理念，做好頂層設(shè)計(jì)，擘畫(huà)低碳轉(zhuǎn)型路徑?？芍攸c(diǎn)開(kāi)展兩方面工作：一是錨定傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)能上限，通過(guò)優(yōu)化資產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)業(yè)布局、人力資源等情況，提升技術(shù)與能效水平，持續(xù)降低板塊生產(chǎn)成本，使傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè)成為企業(yè)發(fā)展的“現(xiàn)金奶?！保欢欠€(wěn)步開(kāi)拓可降解塑料、化工新材料等新型煤化工業(yè)務(wù)，使新型煤化工產(chǎn)業(yè)成為企業(yè)發(fā)展的“倍增器”。

3.3 加強(qiáng)煤化工板塊節(jié)能減排工作

能耗與碳排放呈現(xiàn)強(qiáng)烈正相關(guān)關(guān)系，高碳排放強(qiáng)度意味著高能耗，意味著高生產(chǎn)成本。節(jié)能降耗是目前條件下最可行的降低碳排放技術(shù)手段，建議將節(jié)能降耗、碳排放核算納入“算賬文化”的考核指標(biāo)體系中。通過(guò)績(jī)效考核的指揮棒鼓勵(lì)各企業(yè)從各自實(shí)際情況出發(fā)，積極開(kāi)展節(jié)能減排工作。

3.4 推廣成熟零碳排技術(shù)的應(yīng)用

積極開(kāi)拓分布式光伏供電、綠證、寬范圍負(fù)荷調(diào)節(jié)生產(chǎn)技術(shù)、脈動(dòng)式生產(chǎn)技術(shù)等零碳技術(shù)在煤化工產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，降低煤化工裝置的碳排放，走低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展道路。

3.5 追蹤顛覆性化工技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

高度重視電解水制氫和二氧化碳化工利用等顛覆性化工技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，投入一定的資金、人力等資源開(kāi)展相關(guān)研發(fā)工作，搶占化工技術(shù)制高點(diǎn)。