山西省典型能源工業(yè)溫室氣體排放行為和減排技術(shù)研究.pdf

1、氣候變暖己經(jīng)成為全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素，在實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，溫室氣體減排無(wú)疑是核心環(huán)節(jié)。中國(guó)政府高度重視氣候變化問題，承諾到2030年左右實(shí)現(xiàn)碳排放峰值。山西省作為全國(guó)能源重化工基地，以高碳排放為特征的高耗能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)尚未根本性改變，溫室氣體排放強(qiáng)度名列全國(guó)前茅，減排壓力巨大。煤炭開采、煤層氣開采、煤焦化等典型能源工業(yè)是山西支柱產(chǎn)業(yè)，關(guān)系山西經(jīng)濟(jì)命脈，但同時(shí)又是溫室氣體主要排放源，溫室氣體排放占全省排放總量的30％以上

2、，這三個(gè)行業(yè)的溫室氣體排放特征、減排技術(shù)的研究對(duì)于指導(dǎo)山西省溫室氣體減排工作至關(guān)重要。另外，山西是全國(guó)最大的焦炭和煤層氣生產(chǎn)基地，在全國(guó)具有典型性和代表性，研究結(jié)論亦可為全國(guó)其他區(qū)域同行業(yè)開展溫室氣體減排工作提供指導(dǎo)和借鑒。
　　目前，針對(duì)煤炭開采、煤層氣開采、煤焦化行業(yè)溫室氣體排放特征和減排措施研究相對(duì)較少，研究尺度多集中在全國(guó)范圍，活動(dòng)水平多采用統(tǒng)計(jì)部門宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，排放因子多采用IPCC推薦值或國(guó)家推薦值，研究結(jié)果不能全面反

3、應(yīng)行業(yè)內(nèi)部溫室氣體排放特征和地方特色，也不能精準(zhǔn)地指導(dǎo)地方減排措施的制定。為全面了解山西典型能源工業(yè)溫室氣體排放特征，針對(duì)性地提出減排技術(shù)，為科學(xué)精準(zhǔn)地制定溫室氣體減排政策提供依據(jù)，本文進(jìn)行了與此相關(guān)的研究，得到如下主要結(jié)果：
　?。?）結(jié)合排放源特征，構(gòu)建了煤炭開采、煤層氣開采、煤焦行業(yè)典型能源工業(yè)溫室氣體排放核算模型。構(gòu)建溫室氣體核算模型與核算擬需解決的具體問題密切相關(guān)，構(gòu)建過程包括確定擬核算排放源類型，分析與溫室氣體排放核算

4、相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)情況，結(jié)合核算目標(biāo)，構(gòu)建了三個(gè)行業(yè)最優(yōu)的核算模型。煤炭行業(yè)從提升甲烷利用率降低甲烷排放的角度出發(fā)，建立了基于質(zhì)量平衡的瓦斯抽采利用核算模型；煤層氣行業(yè)從分析各個(gè)排放源控制措施的角度出發(fā)，建立了基于設(shè)施核算的甲烷排放核算模型；焦化行業(yè)從降低化石燃料燃燒和電力熱力消耗的角度出發(fā)，建立了基于燃料燃燒和電力熱力消耗的核算模型。
　　（2）提出了煤層氣開采甲烷逃逸特征排放因子。排放因子是影響溫室氣體排放核算結(jié)果準(zhǔn)確性的

5、重要因素，目前我國(guó)尚無(wú)針對(duì)煤層氣開采的排放因子，核算其溫室氣體排放多參考常規(guī)天然氣行業(yè)排放因子或國(guó)外研究成果，核算結(jié)果具有較大的不確定性。以山西113口煤層氣生產(chǎn)井為研究對(duì)象測(cè)算特征排放因子，采用Bacharach公司生產(chǎn)的Hi-Flow（大容量采樣器）分別測(cè)量了排水口、抽油桿和其他管部件（閥門、連接處等）的甲烷排放量。結(jié)果表明，煤層氣井綜合排放因子為176.00kgCO2e/tCH4，綜合單井排放因子為14.43m3/d，以排水口和抽

6、油桿甲烷逃逸為主。
　?。?）提出了煤炭開采、煤層氣開采、煤焦化典型能源工業(yè)溫室氣體減排的重點(diǎn)方向。從典型企業(yè)和全省范圍兩個(gè)尺度分別開展溫室氣體排放核算和特征研究，結(jié)果表明，①2013年山西省煤炭行業(yè)甲烷排放主要來自風(fēng)排瓦斯、30%以上的高濃瓦斯和9～30%的中高濃度瓦斯，分別占甲烷排放總量的47.94%、19.55%和20.33%。全省瓦斯利用分析結(jié)果顯示，目前瓦斯利用主要集中在30%以上的高濃瓦斯，占全省利用量的85%，但其自

7、身利用率僅為53.93%；其次為9～30%的中高濃度瓦斯，占全省利用量的15%，其自身利用率僅為17.07%。加大9%以上中高濃度瓦斯利用是煤炭行業(yè)溫室氣體減排的主要方向，特別是30%以上高濃瓦斯的利用。從典型企業(yè)風(fēng)排瓦斯?jié)舛群头€(wěn)定性分析，高瓦斯礦風(fēng)排瓦斯排放量大，且瓦斯?jié)舛群头€(wěn)定性優(yōu)于低瓦斯礦，降低風(fēng)排瓦斯排放可優(yōu)先考慮高瓦斯礦井的瓦斯利用項(xiàng)目。②2013年山西省煤層氣行業(yè)甲烷排放主要來自井場(chǎng)抽油桿和排水口甲烷排放，占排放總量的42.

8、92%；其次為井口日常檢修操作逃逸排放、螺旋桿增壓機(jī)放空排放和集氣管線逃逸排放，分別占排放總量的15.15%，12.40%和9.36%。不同排放方式顯示，以逃逸排放為主，占排放總量的84.70%；其次為放空排放，占排放總量的15.26%。綜上所述，煤層氣行業(yè)溫室氣體減排措施重點(diǎn)應(yīng)從降低抽油桿等甲烷逃逸排放和增加放空甲烷回收利用等方面綜合考慮。③2013年焦化行業(yè)以化產(chǎn)回收型獨(dú)立焦化企業(yè)溫室氣體排放量占比最大，占全行業(yè)總排放量的69.68

9、%；其次為鋼鐵配套焦化企業(yè)，占全行業(yè)排放總量的21.12%。焦化企業(yè)主要排放源為焦?fàn)t，其次為企業(yè)大型用電設(shè)施；除此以外，焦化企業(yè)有大量的余熱余壓可回收利用，其產(chǎn)生的減排效益可在總排放量中扣減。焦化行業(yè)溫室氣體減排措施可從降低焦?fàn)t碳排放，提升大型用電設(shè)施的用電效率和提高企業(yè)余熱余壓利用量等方面綜合考慮。
　　（4）提出了典型能源工業(yè)溫室氣體減排技術(shù)清單，并對(duì)其綜合減排效益進(jìn)行了量化評(píng)估。在研究溫室氣體排放特征基礎(chǔ)上，針對(duì)重點(diǎn)排放源提

10、出減排技術(shù)清單，分析研究每項(xiàng)技術(shù)的能源消耗情況、溫室氣體減排效果、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益等指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上采用層次分析法和多指標(biāo)綜合評(píng)估法量化評(píng)估各項(xiàng)技術(shù)的綜合減排效益，得出減排技術(shù)優(yōu)先順序。研究結(jié)果表明，①煤炭行業(yè)針對(duì)9%以上中高濃度瓦斯排放和風(fēng)排瓦斯排放共提出8項(xiàng)減排技術(shù)，綜合評(píng)估減排技術(shù)順序?yàn)椋簼舛?0%以上的煤礦瓦斯>低濃度煤礦瓦斯（9%-30%）>風(fēng)排瓦斯；其中，濃度30%以上的煤礦瓦斯利用技術(shù)推薦的優(yōu)先順序?yàn)椋荷a(chǎn)民用燃料技術(shù)>

11、生產(chǎn)工業(yè)燃料技術(shù)>壓縮煤層氣技術(shù)>高濃瓦斯內(nèi)燃機(jī)發(fā)電技術(shù)。從評(píng)估結(jié)果看，生產(chǎn)民用燃料技術(shù)和生產(chǎn)工業(yè)燃料技術(shù)是首推減排技術(shù)。②煤層氣行業(yè)針對(duì)抽油桿、排水口等甲烷逃逸排放源和增壓站等甲烷放空排放源提出了11項(xiàng)減排技術(shù)，評(píng)估結(jié)果顯示綜合排名前五的技術(shù)為：井口抽油桿密封盤根技術(shù)、氣井“智能型”自動(dòng)化技術(shù)、采集氣管線無(wú)人機(jī)智能化巡線技術(shù)、氣井出水口甲烷回收技術(shù)、放空氣的回收利用技術(shù)。③焦化行業(yè)針對(duì)降低焦?fàn)t溫室氣體排放、提升大型用電設(shè)施用電效率以及