论碳盘查工作在企业节能减排中的作用

任秀芳

（中石化股份天津分公司 天津 300271）

石油化工生产企业是高耗能企业，也是温室气体排放的主要来源之一。而近年来，随着国际上相应条例的出台，中国政府对碳减排工作日益重视，先后制定了很多规章制度，对高耗能企业进行了能耗限额，实行“绿色、低碳”的发展战略。

由此可见，企业要可持续性发展，节能减排工作至关重要。而做好节能减排工作，必须要清楚企业的节能点在何处、节能潜力有多大。碳盘查工作因其覆盖能源使用、排放全过程，实质上是另一种形式的“能源审计”，与企业实施节能减排工作相辅相成。

1 碳盘查工作

1.1 温室气体

温室气体是指大气层中自然存在的和由人类活动产生的能够吸收和散发由地球表面、大气层和云层所产生的波长在红外光谱内的辐射的气态成份。根据ISO 14064-1-2006《温室气体 第1部分：组织层次上对温室气体排放和清除的量化报告规范及指南》的基本原则与规范，结合石油化工行业的实际，我们主要研究六类温室气体（二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫）的排放与计算。

1.2 温室气体的排放类型

温室气体的排放主要分为直接排放和间接排放两类。直接排放是指企业在正常生产过程中向大气排放的温室气体。间接排放是指企业生产所消耗的外部电力、热或蒸汽的生产而造成的温室气体排放，不是企业拥有或控制的排放。

其中，直接排放包括燃料燃烧和工业过程排放。其中，燃料燃烧排放是指在工艺加热炉、锅炉、转化炉、火炬等设备中燃料燃烧所排放出的温室气体，燃料主要包括原煤、石油焦、柴油、渣油、天然气、干气、瓦斯气、甲烷氢、液化石油气等。另外，石油炼化企业内部携带燃料的移动运输工具在使用过程中造成的排放也是燃料燃烧排放。工业过程排放是指石油炼化企业在加工原料或化学品的物理或化学工艺过程中产生的温室气体排放。

1.3 温室气体排放量核算

企业碳排放总量为直接碳排放量和间接碳排放量之和。石油炼化企业温室气体排放量计算原则与ISO14064-1相一致。计算排放量的基础应基于企业生产的统计、分析或测算数据，以月平均或年平均消耗和产出为基准。不同燃料的温室气体排放因子或其他相关参数按国家统一规定进行计算。碳排放的核算要符合相关性、完整性、一致性、透明性及准确性的原则。

1.3.1 直接碳排放量的计算

1.3.1.1 燃料燃烧

（1）若已知燃料热值数据，则根据不同燃料的热值和对应的CO2排放因子进行计算，如下：

式中：

Eoi：报告期内，生产工艺过程燃料燃烧产生的碳排放量，单位为吨（t）；

ADi：燃烧过程的活动数据，为燃料消费量，单位为吨（t）；

EFi：燃烧过程的排放因子，等于燃料的低位发热值（k J/kg）×燃料单位热值碳含量

i：表示各种生产工艺过程或不同种类的燃料。

（2）若无法得到燃料消费量，可根据排气监测数据进行计算，即：

式中：

Eoi：报告期内，生产工艺过程燃料燃烧产生的碳排放量，单位为吨（t）；

ADi：燃烧过程的活动数据，为燃烧过程的排气量，单位为m3/h；

EFi：燃烧过程的排放因子，等于 CO2浓度（mg/m3）×CO2排放时间（h）×10-9。

（3）若已知装置进料量、出料量、以及进料和出料的含碳率，则可根据装置物料平衡进行计算，即：

式中：

Eoi：报告期内，生产过程中燃料燃烧产生的碳排放量，单位为吨（t）；

ADj：燃烧过程的活动数据，为装置进料量，单位为吨（t）；

EFj：燃烧过程的排放因子，等于装置进料中的含碳率

ADc：燃烧过程的活动数据，为装置出料量，单位为吨（t）；

EFc：燃烧过程的排放因子，等于装置出料中的含碳率

1.3.1.2工业生产过程

（1）催化剂烧焦过程CO2排放

炼厂的催化裂化装置和催化重整装置等反应过程中，由于小分子烃类还原或不饱和烃类聚合、缩合产生结焦，沉积在催化剂上，堵塞催化剂毛孔，导致催化剂失活。生产过程中，一般采取烧焦的方式使催化剂恢复活性。

催化剂烧焦过程会产生CO2，假设焦炭完全燃烧为CO2，可根据CO2排放浓度在线监测系统进行计算，如下：

式中：

Ec：报告期内，催化剂烧焦产生的碳排放量，单位为吨（t）；

ADi：烧焦过程的活动数据，为烧焦烟气量，单位为m3/h；

EFi：烧焦过程的排放因子，等于 CO2浓度（mg/m3）×CO2排放时间（h）×10-9。

（2）工艺过程CO2排放

炼油企业制氢装置采用天然气、焦炭等原料，在转化炉内与水蒸汽发生反应，生成H2和CO2，其中H2用于其他加氢装置，CO2部分回收试生产液态CO2产品，部分排入大气。可采用物料平衡法进行估算。公式如下：

式中：

EH：报告期内，制氢装置产生的碳排放量，单位为吨（t）；

ADy：生产过程的活动数据，为进入装置的原料量，单位为吨（t）；

ADz：生产过程的活动数据，为产生的残渣量，单位为吨（t），采用煤（焦）为原料的制氢工艺中需考虑，采用天然气或石油气等为原料的制氢工艺不需考虑此项；

EFz：生产过程的排放因子，等于残渣中的含碳率

1.3.2 间接碳排放量的计算

间接排放包括外购电力和外购热力产生的CO2排放。间接排放不需按照排放单元逐一进行核算，只需核算报告范围内企业外购电力和外购热力的总量。

1.3.2.1 外购电力

外购电力间接CO2排放按下式计算：

式中：

ADe=外购电量（104k W·h）；

ADk=电力抵扣量（104k W·h），仅包括余热余压发电量和光伏发电量；

EFe=电力的二氧化碳排放因子（t CO2/104k W·h）。

1.3.2.2 外购热力

外购热力间接CO2排放按下式计算：

式中：

ADh=外购热量（GJ）；

EFh=热力的二氧化碳排放因子（t CO2/GJ）。

2 碳盘查核算对节能减排工作的指导与应用

2.1 碳盘查结果分析

通过几年来碳盘查的数据对比与分析，我们发现对于有自备电厂的大型石油炼化企业，直接碳排放的比重占到了81%，远远高于间接排放。

图1 有自备电厂的大型炼化企业碳排放的比例分布

通过对该企业直接碳排放的深入分析可知，热电锅炉消耗的燃料所产生的碳排放占比最大，达到60%；第二位是工艺锅炉所产生的碳排放，占32%；第三位是工艺过程所产生的碳排放，占8%。移动运输工具所消耗的燃料排放在企业的直接碳排放中占比非常少，基本可以忽略。

图2 有自备电厂的大型炼化企业直接碳排放中各组成的分布图

2.2 碳盘查对企业节能减排工作的指导与应用

通过碳盘查工作可以发现企业碳排放的重点源头，为企业节能减排工作提供方向性指导，让企业做到有的放矢。同时为企业下一步减排方向提供数据基础。

2.2.1 降低热电锅炉的燃料消耗是企业节能减排工作的首要任务

为了有效降低热电锅炉的燃料消耗，一是积极开展加热炉达标提效工作，通过对一台420吨/小时的样板炉改造，增上相变换热器，回收烟气余热对进炉空气和除盐水进行预热，排烟温度下降了15℃，每年可节约原煤消耗8000吨，折合5497吨标煤，减少碳排放14693吨当量二氧化碳。二是大胆尝试洁净煤技术，由于煤炭仍然是该企业热电锅炉的主要燃料，通过对历年数据的统计，其占比在70%左右，因此煤炭洁净、高效利用是企业节能减排重要出路，应该及早着手，把使用洁净煤技术放在节能减排的首要位置。

此外，有效降低耗能工质的汽、电消耗，是减少热电锅炉燃料消耗的根本。一是严格审查新增项目，其工艺和设备要符合国家节能减排规范。二是积极更新高耗能设备，例如对一台420吨/小时的热电锅炉进行风机变频改造后，年可节电100万千瓦时，节约原煤消耗550吨，折合378吨标煤，减少碳排放量1010吨当量二氧化碳。三是做好余热锅炉运行管理，增加自发蒸汽量，减少热电锅炉发汽负荷。四是做好余热回收利用工作，用水伴热取代汽伴热，用余热取代某些塔底吹汽，从而减少蒸汽消耗。通过以上节汽、节电举措全年节约蒸汽17.43万吨、电2428万千瓦时，节约热电原煤消耗3.14万吨，折合2.16万吨标煤，减少碳排放3.96万吨当量二氧化碳。

2.2.2 降低工艺加热炉的燃料消耗是企业节能减排工作的重点

为了有效降低工艺加热炉的燃料消耗，一是做好加热炉的运行管理，降低加热炉排烟温度，杜绝散热损失，提高加热炉效率。二是优化换热流程，提高换热终温，降低加热炉负荷。三是大力推广直进料，降低下游加热炉燃料消耗。四是利用富余低压蒸汽，对燃料气实行集中预热，有效降低加热炉燃料消耗。五是调整燃料结构，用气态燃料取代液态燃料，尽量使用天然气等清洁、优质的燃料，不再使用燃料油等燃烧效率低、碳排放量大的燃料。通过以上节能举措的实施，该公司年节约燃料5.96万吨，折合6.75万吨标煤，减少碳排放19.3万吨当量二氧化碳。

3 结语

3.1 碳盘查工作对企业的节能减排工作具有重要意义

通过连续几年的碳盘查工作，一方面摸清了企业的碳排放源，理清了企业碳排放的各组成分布，有利于节能减排工作的全面开展。另一方面通过对碳盘查数据的分析，充分掌握了本企业碳排放结构，为下一步节能减排工作提供了攻关方向。

3.2 在碳盘查基础上可以有的放失的开展企业减排工作

通过碳盘查工作，本企业意识到降低热电锅炉和工艺加热炉的燃料消耗对企业整体的节能减排有着至关重要的作用。为此，及时制定方案，对热电及工艺加热炉采取了达标提效治理、优化运行操作、燃料结构调整等一系列的节能降耗措施，切实取得了节能减排效果。

[1]ISO 14064-1温室气体第一部分组织层次上对温室气体排放和清除的量化和报告的规范及指南[S].