“双碳”目标约束下企业CO_(2)协同减排路径研究

以贵州省凯里市某制浆造纸企业为对象,在“双碳”目标约束下,对该企业CO_(2)排放核算与减排路径进行研究。采用温室气体核算体系确定某制浆造纸企业排放边界、识别排放源、收集活动水平数据、通过筛选适宜排放因子,对企业生产活动、能源使用和废水处理过程CO_(2)排放进行核算,结果表明化石燃料燃烧是主要排放源,过程排放和能源消耗亦贡献部分排放。而对企业内部管理和技术水平提升协同减排措施进行实验测试,也证实CO_(2)协同减排路径在提高能源利用率和降低成本等方面的有效性,因此研究结果为行业实施“双碳”目标提供了策略方向。

中国钢铁行业CO_(2)排放特征和减排路径研究——基于ARIMA-LEAP模型

为了消除对于未来粗钢、钢材以及生铁产量预测主观性,基于时间序列中的ARIMA模型,对未来相关产量进行客观预测,构建了中国钢铁行业ARIMA-LEAP模型,并以2020年为基准年,每5a为时间节点,研究了2020~2030年中国钢铁行业不同情景下全流程及各工序的CO_(2)排放情况.在技术进步中考虑了氢还原炼铁技术,在能源结构调整中考虑了发电方式调整,在此基础上分别设置了4种单一情景和4种组合情景来研究其减排潜力.结果表明,4种组合情景下的含有规模减排的3种组合情景CO_(2)减排潜力均高于单一情景.其中SUR+TER､SUR+STR和综合减排情景可以在2030年实现达峰,达峰年均为2021年,达峰时CO_(2)排放量分别为13.225亿t､13.359亿t和13.289亿t.单一情景中相较于基准情景CO_(2)减排量由高到低依次为:规模减排情景(SUR)、结构减排情景(STR)、技术减排情景(TAR),在2030年相对于基准情景的减排量分别为493.1Mt、247.8Mt以及105.1Mt.借助LEAP模型的能源核算以及CO_(2)排放核算功能,研究了综合减排情景下2020~2030年不同工序,不同能源的CO_(2)排量,其中CO_(2)排放较多的3个工序为炼铁､轧钢以及烧结工序,产生CO_(2)较多的4种能源为洗精煤、喷煤粉、电力以及焦炭,其中洗精煤CO_(2)排放量更是达到10Bt级,而其余3种能源也达到Bt级.确定了中国钢铁行业CO_(2)排放特征.对技术减排以及结构减排成本进行简单比较,制定中国钢铁行业CO_(2)减排路径.

徐州市不同行业CO_(2)排放量测算及减排措施

在城市发展过程中,准确计算城市碳排放量对优化和指导CO_(2)减排路径至关重要。通过收集26年的徐州统计年鉴,运用碳排放因子法计算了徐州市化石能源、家庭燃气、水泥、钢铁、化工、电力和交通运输的CO_(2)排放量。结果发现徐州市1995—2020年各行业CO_(2)排放量情况为:化石能源消费CO_(2)排放量为2.765 18×10^(7)~1.335 63×108t,家庭燃气CO_(2)排放量为0.931×10^(5)~5.275×10^(5)t,水泥行业CO_(2)排放量为1.050 185×10^(7)~3.894 500×10^(7)t,钢铁行业CO_(2)排放量为0.565 9×10^(6)~8.195 7×10^(6)t,化工行业CO_(2)排放量为0.722 8×10^(6)~4.411 4×10^(6)t,电力行业CO_(2)排放量为0.690 87×10^(7)~3.339 01×10^(7)t,交通运输CO_(2)排放量为0.658 0×10^(6)~7.340 3×10^(6)t。徐州市政府应根据各行业CO_(2)排放特点,从加大政策扶持、加强碳汇利用、倡导低碳发展和研发清洁能源等角度合理制定减碳措施。

耦合绿电煤气化生产化学品过程CO_(2)减排潜力

耦合可再生能源生产的绿电为煤气化反应供热以消除燃烧供热实现自热平衡的影响,不仅可有效降低气化过程CO_(2)排放量,还能提高合成气氢碳比(H/C),从而降低以煤气化为源头生产化学品的水煤气变换工段中CO_(2)排放。对不同类型的常规气化反应器和相应的耦合绿电反应器进行建模与模拟,判明合成气组分的主要影响因素,分析了温度对合成气组分的影响,探讨合成气H/C随温度变化规律,并计算不同化学品生产过程的CO_(2)减排潜力。结果表明,耦合绿电的气化反应器合成气中CO_(2)排放较常规气化反应器分别减少了12.63%(固定床)、11.01%(气流床)、9.23%(输运床)和5.12%(流化床),且H/C呈上升趋势;温度对合成气组分影响较大,热解解耦和气化反应的反应器一定程度上影响合成气组分;温度低于1500 K时,H/C随温度升高而降低;温度高于1500 K时,H/C随温度升高而缓慢升高;耦合绿电煤基化学品生产过程CO_(2)排放大幅减少,操作在更低温度和压力的气化反应器具有更高的合成气H/C和CO_(2)减排潜力;耦合绿电的固定床系统效率优势明显;考虑到耦合绿电的高温反应器存在的技术困难,耦合绿电的固定床、流化床和输运床反应器更具可行性。

燃煤电厂CO_(2)捕集的减排效率研究与展望

为了客观评价不同CO_(2)捕集技术的能耗水平,判别CO_(2)捕集技术的有效性和经济性,提出减排效率概念和计算模型。CO_(2)减排效率表示某种CO_(2)捕集技术的有效减排能力,即捕集单位CO_(2)所发生的CO_(2)有效减排量,减排效率模型对CO_(2)捕集技术的能耗进行归集和平准化计算,其值越大表明减排效果越佳。利用减排效率模型测算,目前我国燃煤电厂CO_(2)捕集技术的减排效率理论极值为98%,燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术的减排效率分别达到80%、70%和58%~68%。经工程应用实践验证,减排效率模型能满足评价要求。最后对CO_(2)捕集技术的发展进行了展望,认为未来随着捕集技术的不断进步和创新,CO_(2)减排效率将超过90%。

大型天然气净化厂硫磺回收装置尾气SO_(2)减排技术

GB 39728—2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》对新建及现有天然气净化厂硫磺回收装置大气污染物排放限值提出了更高的要求。为降低尾气SO_(2)排放浓度,实现含硫废气资源化利用,对高含硫天然气净化厂硫磺回收装置工艺技术进行了优化:(1)开发大型硫磺回收装置液硫池含硫废气回收工艺,将液硫池废气引入克劳斯炉进行硫元素回收;(2)开发大型硫磺回收装置深度热备开工技术,建立酸性气联通网,减少开工期间SO_(2)排放;(3)开发大型硫磺回收装置绿色停工工艺,利用热氮吹硫实现绿色停工。技术优化后,装置负荷100%时,尾气SO_(2)质量浓度可降至197 mg/m^(3),减少排放40%;停工期间,尾气SO_(2)排放浓度远低于甲烷吹硫模式,平均值可达237 mg/m^(3),满足GB 39728—2020对大型硫磺回收装置的SO_(2)排放要求。

水泥生产过程中CO_(2)减排潜力措施

文章旨在探讨水泥生产过程中CO_(2)减排的潜力措施。介绍了水泥的生产过程及CO_(2)排放来源,并提出了减排措施,包括使用替代燃料和原材料、能源效率提高、碳捕集利用与储存、流程优化和创新。通过对案例和成功项目的分析,总结出水泥生产过程中CO_(2)减排措施的关键因素,同时,探讨了国际和国内政策框架对促进可持续水泥生产的作用,评估了减排措施的经济和环境影响,以期为政府管理部门和水泥生产企业制定相关政策提供参考。

基于清洁能源替代的港口SO_2和CO_2协同减排研究

在中国,节能减排真正的意义在于改善空气质量的同时减少温室气体的排放。本文以集装箱码头为研究对象,采用能源替代比较法和排放因子法相结合,讨论了港口利用太阳能、风能,地热能、LNG、电力等清洁能源替代燃油后的SO_2和CO_2协同减排效果。结果表明,各类清洁能源的SO_2和CO_2协同减排贡献与使用量呈正相关,风能和光能因在清洁能源替代中占比最小,对协同减排的贡献最小;岸电对SO_2的协同减排贡献最大,太阳能对CO_2的协同减排贡献最大。其次,港口应用LNG和岸电后SO_2和CO_2可达到较高程度的减排协同,而应用空气源、太阳能、风能和光能后CO_2的减排程度大于SO_2的减排程度。

中国工业CO_2排放的行业间传导网络及协同减排

工业是碳排放的主要部门,科学识别工业CO_2排放的行业间传导并揭示其联动结构对于跨行业协同减排具有重要的理论和现实意义。本文基于1991-2012年中国工业36个两位数行业数据,在VAR模型框架下,利用Granger因果检验方法对CO_2排放的行业间传导关系进行了识别,并从关系视角出发,借助社会网络分析方法(SNA)揭示工业CO_2排放行业间传导的整体和个体网络结构特征,研究发现:工业CO_2排放的行业间传导呈网络结构形态,网络密度在1-6期的滞后阶数下呈先升高后下降的趋势,并且在滞后2期达到最高;燃气生产和供应业、电力热力生产和供应业、服装业、造纸及纸制品业、木材加工业具有较高的度数中心度、中介中心度、接近中心度,在网络中处于核心位置,并发挥中介和桥梁作用;在CO_2排放的行业传导网络中,煤炭采选业、黑色金属矿采选业、有色金属矿采选业等10个行业属于经纪人板块,医药制造业、饮料制造业、化学纤维制造业等9个行业属于净受益板块,金属制品业、塑料制品业、农副食品加工业等11个行业属于双向溢出板块,烟草加工业、石油加工及炼焦业、燃气生产和供应业等6个行业属于净溢出板块。基于上述结论,本文提出了工业CO_2排放的跨行业协同减排思路。

“双碳”目标约束下企业CO_(2)协同减排路径研究

由于企业CO_(2)的大量排放,对环境造成了不可逆转的破坏,为此,在“双碳”目标的约束下,针对企业提出一种CO_(2)协同减排路径研究方案。采用核算指南和温室气体核算体系,确定制浆造纸联合工厂的核算边界,核算其CO_(2)排放量;通过分析企业CO_(2)排放量的影响因素,确定其与能源消耗间的关系,能耗增加势必是会引起CO_(2)排放量的增长;给出三点CO_(2)协同减排路径方案,从技术水平、管理水平和绿色创新能力三方面共同实现企业CO_(2)的减污降排。通过展开实验测试,结果表明,应用所提方法后,企业的能源利用率、化石燃料燃烧率均得到显著提升,CO_(2)排放量得以控制,企业每年支付能源的费用有所减少。

油气产业氢能利用的经济性与CO_(2)减排效益分析

中国在实现“双碳”目标和新型能源体系的构建过程中,油气产业发展中氢能利用具备独特的地域、技术和基础设施等优势。为此,总结了氢能产业的技术特点和油气产业发展氢能的优势,提出了4种典型的油气产业氢能发展路径,并运用蒙特卡罗模拟方法,从平准化成本和CO_(2)减排效益2个方面分析了各路径在不同资源禀赋条件下的发展趋势。研究结果表明:(1)蓝氢路径中,煤制氢耦合碳捕获与封存技术可以凭借其成本和CO_(2)减排优势作为油气产业氢气清洁化生产的过渡路径;绿氢路径的CO_(2)减排效益优于蓝氢路径,可以作为中长期的发展路径。(2)在天然气资源丰富、价格低于1.38元/m3的地区,天然气制氢耦合CCS技术具有较好的经济性和CO_(2)减排效果。(3)年光照有效发电小时数大于1390 h的油气田布局光伏制氢向加氢站供应清洁氢气将具有一定的经济可行性。(4)2030年,油气产业布局海上漂浮式风电制氢+天然气掺氢混合使用的业务在风力条件优越、年有效发电小时数大于2900 h的资源区将具备可行性。(5)其他资源区氢能利用路径的经济性则依赖于技术进步速度、碳市场价格和政策补贴力度。结论认为,氢能可以担当化石能源和可再生能源之间的桥梁作用,有助于持续推动能源体系向深度脱碳化发展。

中国电网线损率降低引起的CO_2、SO_2、NO_x减排量计算

在1953年-2013年全国供电量、火电份额、电网线损率、火电发电量、供电煤耗以及国内158种动力煤元素分析和收到基低位发热量数据的基础上,计算了CO_2、SO_2、NO_x排放系数平均值和全国电网线损率下降引起的CO_2、SO_2、NO_x的减排量。计算结果表明:对于国内动力煤,1.0 kg标准煤的CO_2、SO_2、NO_x的平均排放系数分别是2.934kg/kg,28 171 mg/kg,4 420 mg/kg;1953年-2013年全国电网线损率降低减少CO_2排放量为3530万t,减少SO_2排放量为33.9万t,减少NO_x排放量为5.32万t。1996年后的CO_2,SO_2,NO_x减排量超过总减排量的91%。

堆肥过程氨气、硫化氢协同减排研究进展

有机固体废弃物年产生量快速增长成为全球面临的巨大挑战,好氧堆肥技术是有机固体废弃物资源利用的主流技术之一,但堆肥过程中微生物剧烈活动,有机质不断分解,往往产生大量恶臭气体并释放到空气中,特别是氨气(NH_(3))和硫化氢(H_(2)S),对人畜健康和环境质量造成严重影响。本文重点总结了有机固体废弃物好氧堆肥过程中NH_(3)和H_(2)S的产生机制及转化途径,从内源参数控制(C/N、曝气量、初始含水率、初始pH)和外源物质添加(化学添加剂、物理添加剂、生物添加剂)两个方面分别介绍了NH_(3)和H_(2)S的协同减排技术,并基于研究现状对未来该领域的研究方向进行展望。已有研究表明,堆肥各参数之间相互影响、相互作用,需要协同考虑、整体优化,仅靠调控堆体内源参数发挥的作用有限,在优化内源参数的基础上,耦合外源物质添加,可进一步提高堆肥过程中NH3和H2S的减排效率,有助于推动好氧堆肥技术绿色、高效发展。

接种氧化亚氮(N_(2)O)还原细菌YSQ030对复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响

复垦土地是重要的后备土地资源,但通常土壤结构差、有机质和养分含量低;增施有机肥是快速提升地力的关键途径,但会造成温室气体如氧化亚氮(N_(2)O)的大量排放.接种具有N_(2)O还原功能的植物根际促生菌(PGPR)不仅能够减少温室气体排放,还能促进作物生长.本研究以一株具有N_(2)O还原功能的PGPR反硝化无色杆菌(Achromobacter denitrificans)YSQ030为供试菌株,明确接种YSQ030对施用有机肥的复垦土壤N_(2)O排放和氮循环关键功能基因的影响.通过设置施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤微宇宙试验,利用气相色谱仪分析接种YSQ030后土壤N_(2)O排放通量,进一步计算累积排放量;在试验结束后分析土壤pH、EC(电导率)、硝态氮和铵态氮含量,并利用实时荧光定量PRC分析土壤硝化功能基因(AOA amoA和AOB amoA)和反硝化功能基因(nirS、nirK、nosZⅠ和nosZⅡ)的丰度.结果显示,施用有机无机复混肥和羊粪有机肥的土壤中接种YSQ030明显减少复垦土壤N_(2)O排放,N_(2)O排放量最大减少分别达90.4%和30.6%.施用有机无机复混肥处理的N_(2)O排放量远高于施用羊粪有机肥处理,这可能是由于施用有机无机复混肥的土壤与施用羊粪有机肥的土壤相比,土壤中编码反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅠ和非典型反硝化细菌N_(2)O还原酶基因nosZⅡ基因丰度较低.施用有机无机复混肥均显著降低土壤硝化和反硝化功能基因丰度,而施用羊粪有机肥对土壤硝化和反硝化功能基因丰度大多没有明显影响.本研究表明,接种YSQ030能够减少施用有机肥土壤的N_(2)O排放,将为复垦土壤地力提升和N_(2)O减排提供科学依据,也将为研发新型微生物肥料或生物有机肥提供核心菌种资源.

吉林省农田温室气体N_(2)O减排潜力预测

N_(2)O是一种重要的温室气体,农田是其主要排放源之一。探究N_(2)O减排潜力不仅可为农田碳减排措施提供理论和技术支持,还可为我国“双碳”目标的实现提供科学依据。为减少吉林省的N_(2)O排放量,本文根据吉林大学功能农业基地(珲春)温室气体排放数据,利用脱氮-分解作用(DNDC)模型进行点位模拟、结果验证和敏感度分析。同时,对吉林省1991—2020年玉米种植条件下N_(2)O的排放情况进行区域模拟,得到农田N_(2)O排放的时空特征,并提出增产减排的优化措施。研究结果表明:DNDC模型对吉林省农田N_(2)O排放的模拟效果较好;各因素中对N_(2)O排放量的影响程度最大的为氮肥施用量,其次是有机肥施用量,土壤有机碳质量分数也会对N_(2)O排放量有一定影响,温度、降雨量和秸秆还田比例对N_(2)O排放量影响较小;玉米种植条件下西部N_(2)O排放量最多,中部居中,东部最少。为合理控制全省农田的N_(2)O排放量,不同区域应进行不同的田间管理,西部、中部、东部最佳施氮量分别为400、330、480 kg/hm^(2),最佳基追肥施用比例分别为7∶3、9∶1、9∶1;秸秆还田比例对于N_(2)O排放量影响较小;保证产量的同时,降低土壤有机碳质量分数可以减少农田N_(2)O排放量。

携带nosZⅡ基因的非反硝化菌缓解土壤N_(2)O排放的研究进展

氧化亚氮是主要的温室气体之一,农田土壤是重要的人为N_(2)O排放源,探索合理的农田N_(2)O减排措施是亟待解决的重大课题。反硝化过程中N_(2)O还原为N_(2)是目前已知的唯一的生物途径的N_(2)O汇,利用能够还原N_(2)O的微生物菌群是减缓农田土壤N_(2)O排放的潜在途径,对催化N_(2)O还原功能基因nosZ的研究表明N_(2)O还原菌存在两种基因型。本文主要综述了两种类型的N_(2)O还原菌具有不同的系统发育特征、生理学特性,以及N_(2)O还原的酶促动力学,相比较而言,具有nosZⅡ型的N_(2)O还原菌表现出更强的环境适应性,因此是有竞争力的土壤N_(2)O汇的潜在菌群。

农村能源建设对减排SO_2和CO_2贡献分析方法

农村能源建设从节约能源和开发利用可再生能源以替代常规能源两个方面对减排ＳＯ２和ＣＯ２作出贡献。该文以国际通用的减排量计算方法为依据，在具体分析农村能源特点的基础上，提出了农村能源建设对减排ＳＯ２和ＣＯ２贡献的定量分析方法、计算公式和参数，并对１９９６年农村能源建设的环境效益进行了计算。此方法可为农村能源政策分析提供有益参考。

优化HPPO装置工艺技术降低CO_(2)排放

采用中国石化的全套过氧化氢直接氧化制环氧丙烷(HPPO)专利技术以及中国石化长岭分公司的工业HTS催化剂,以400 kt/a的HPPO装置为例,在反应温度25~90℃、反应压力0.2~3.4 MPa、丙烯质量空速0.4~8.0 h^(-1)、甲醇/过氧化氢摩尔比4~20、丙烯/过氧化氢摩尔比1.2~10.0、pH=8.7~9.7的范围内,采用Aspen Plus软件对HPPO装置的环氧化反应单元的CO_(2)排放量进行计算。计算结果表明,改变反应温度和反应压力影响CO_(2)排放量,CO_(2)排放量由高到低,达到最低值后,由低到高;CO_(2)减排量为687.91~2942.59 t/a;各参数对CO_(2)减排量的影响程度从大到小依次为反应温度和反应压力、甲醇/过氧化氢摩尔比、丙烯/过氧化氢摩尔比、丙烯质量空速、pH。

中国民用航空器CO_(2)减排潜力的区域划分

对中国进行科学的区域划分,是研究具有区域差异性与空间相关性航空器CO_(2)排放问题并提出差异化CO_(2)减排措施的重要基础。基于2007—2016年中国部分地区民用航空器运行数据,在构建CO_(2)减排潜力分类模型的基础上,通过Kruskal算法得到省域网络关系最小生成树;采用谱聚类算法,以“最大化区划优度”为目标,划分航空器CO_(2)减排潜力的不同区域。结果表明:最优区域划分为四分区,区划优度为0.35;航空器CO_(2)减排潜力高的区域主要分布于中国西南和中南地区,潜力低的区域主要分布于东北和华北地区;针对各区域CO_(2)减排特征,从民航局、机场和航空公司等不同主体提出了差异化的区域CO_(2)减排措施。

生物炭对CO_(2)气体吸收排放影响的研究进展

全球气候变暖是当前人类所面临的共同难题,农田土壤生态系统作为温室气体排放的重要源之一,探究其对大气中主要温室气体CO_(2)的吸收和排放规律具有重要意义。有研究指出,在农田土壤中施用生物炭,可以在改善土壤结构的同时,有效减少温室气体排放,生物炭作为生物质在缺氧条件下高温热解的产物,也具有稳定性强、比表面积大、气孔结构丰富等特点。通过综述农田土壤施加生物炭后,对于CO_(2)的吸收与排放的影响与作用机理,以期为生物炭的合理施用、农田固碳减排等提供理论基础与参考依据。