“碳达峰、碳中和”目标下榆林煤化工产业高质量发展路径_陈鲁园.pdf

2023 年 第 5 期 化学工程与装备 2023 年 5 月 Chemical Engineering&Equipment 211“碳达峰、碳中和”目标下榆林 煤化工产业高质量发展路径“碳达峰、碳中和”目标下榆林 煤化工产业高质量发展路径5 5 陈鲁园1，李 健2，闫 龙2，胡 超3，韩 欣3，常 磊3，陈 伟2，文 琦2（1神木精益化工有限公司，陕西 神木 719300；2榆林学院化学与化工学院，陕西省低变质煤洁净利用重点实验室；3榆林市科技局，陕西 榆林 719000）摘 要：摘 要：本文分析了“碳达峰、碳中和”的科学内涵，阐明了“双碳”目标下我国煤化工产业发展方向，在分析煤化工产业发展战略的基础上，提出了“碳达峰、碳中和”目标下榆林煤化工产业高质量发展路径，主要包括：一是严格审批“两高”项目，提高能源利用效率；二是促进煤化工优化升级，降低 CO2排放强度；三是加快 CCUS 技术应用，实现 CO2减排与资源化耦合；四是搭建绿色发展“双碳”平台，培育碳领域高端人才；五是推进工业领域数字化转型，共享碳数据资源；六是明确“双碳”目标任务，政策制度引导保障。关键词：关键词：双碳；煤化工产业；高质量发展；路径研究 基金项目：基金项目：榆林市社会科学联合会专项资金规划项目：“碳达峰、碳中和”目标下榆林能源化工产业转型升级路径研究（YLSKGH2021-24）通讯作者：通讯作者：李健 1 “碳达峰、碳中和”的科学内涵 1 “碳达峰、碳中和”的科学内涵 气候变化是人类共同面临的严峻挑战之一，全球生命及生态系统也因为各国排放CO2等温室气体的激增而造成严重威胁。在该背景下，世界各国以缔约的方式承诺并实施减排温室气体计划，中国由此提出碳达峰和碳中和的计划目标1。2020 年 9 月 22 日，在第 75 届联合国大会上习近平总书记宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。”碳达峰是指我国承诺 2030 年前，CO2的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，而后通过节能减排、植树造林等形式，抵消自身产生的 CO2排放量，实现 CO2“零排放”。中国的碳达峰和碳中和目标是基于人类命运全局和国际国内的形势考量，为全球经济高质量绿色发展注入新动能，有利于贯彻落实我国“十四五”规划纲要提出的“碳强度控制为主,碳排放总量控制为辅的双控目标”，有利于我国科技创新规划及方案的实施，有利于促进高碳化产业向低碳化转型及低碳/脱碳/固碳/用碳技术的不断升级，促进产业和企业的和核心竞争力。因此，实现碳达峰、碳中和是我国一项着眼于全球、立足于国内的系统性工程，政策、制度的合理设计及目标、任务的科学部署事关“工程质量”。无论地方、行业还是企业，都要合理制定目标任务，处理好社会发展和节能减排、能源安全和低碳利用、产业链安全和行业减碳等关系2。2 “双碳”目标下我国煤化工产业发展方向 2 “双碳”目标下我国煤化工产业发展方向 我国既是煤炭生产大国，同时也是煤炭消费大国。近些年，煤炭一直占中国能源消费量近70%。我国一次能源生产结构呈现“富煤、贫油、少气”的特点。进入21世纪以来，中国在重工业化、城市化和消费升级的驱动下，对能源的对外依存度也不断攀升3。因此，在当今全球能源短缺的形势下，发展煤化工产业是解决我国能源问题的现实选择4，也是我国取得化工产品的主要形式。当前中国的煤化工行业来说，仍面临着产能过剩、水资源短缺、环境污染等问题。在“双碳”背景下，如何提高能效、降低资源消耗和污染排放，实现智能化、绿色化的高效发展，也是产业面临的新挑战5。2010-2019 年新型煤化工产业碳排放量增长迅速，2019年高达 1.96 亿吨，排放强度、产业结构、经济发展水平与劳动力规模对碳排放量有不同程度的促进作用，其中排放结构是抑制新型煤化工产业碳排放的最主要因素6。未来几十年，我国能源结构仍将是“富煤、缺油、少气”，因此，我国社会可持续发展和国家能源安全对煤化工技术的需求在未来 30 年仍然存在，煤化工领域的节能减排将对 CO2减排产生重大影响。“十四五”期间，产业结构与用能结构优化取得积极进展，能源资源利用效率大幅提升，建成一批绿色工厂和绿色工业园区，研发、示范、推广一批减排效果显著的低碳零碳负碳技术工艺装备产品，筑牢工业领域碳达峰基础。到 2025 年，规模以上工业单位增加值能耗较 2020 年下降 13.5%，单位工业增加值 CO2排放下降幅度大于全社会下降幅度，重点行业 CO2排放强度将会明显下降。“十五五”期间，煤化工产业结构布局将进一步优化，工业能耗强度、DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.05.011212 陈鲁园：“碳达峰、碳中和”目标下榆林煤化工产业高质量发展路径 CO2排放强度持续下降，努力达峰削峰，在实现工业领域碳达峰的基础上强化碳中和能力，基本建立以高效、绿色、循环、低碳为重要特征的现代工业体系，以确保工业领域 CO2排放在 2030 年前达峰。3 “双碳”目标下榆林煤化工产业转型升级路径研究 3 “双碳”目标下榆林煤化工产业转型升级路径研究 榆林是国家综合能源重要供应地，境内煤油气、风、电资源丰富，承担着保障国家能源安全的重任。榆林煤化工产业是国家化学工业体系重要的组成和支撑，为国家经济社会发展作出了重要贡献。榆林市要在实现碳达峰碳中和指引下实现煤化工产业转型升级和高质量发展，主要有六条途径：一是严格审批“两高”项目，提高能源利用效率。作为资源型城市，榆林“因能而富”，但在“双碳”新目标下，榆林又“因能而惑”，能源工业占全市规上工业产值的 80%以上，煤炭工业又占工业总产值一半，可能会面临产业结构单一、能耗强度居高不下、固定资产投资下滑等挑战。科学规划、优化布局，合理控制产能规模是实现行业高质量发展的必然要求，因此新建“两高”项目，必须严格落实国家 产业结构调整指导目录要求，符合国家、省产业规划布局和园区管理有关规定。对新建“两高”项目应深入论证建设的必要性、可行性并指导，确有必要还可组织第三方评估，未经指导或评估的，不可核准或备案、列入省市县重点项目及列入省市县有关产业规划。各级核准备案机关在核准或备案“两高”项目时，应严格审查是否符合产业政策、产业规划、规划环评要求，是否依法依规落实产能置换，对不符合或未落实的不予核准或备案；国家和省对项目审批有特定管理要求的，各级核准备案机关不能超越法定职权予以核准或备案。对产品、工艺、技术、装备等属于限制类或淘汰类的项目禁止投资建设。二是促进煤化工优化升级，构建有利于碳减排的产业布局。现代煤化工以煤为主要原料，生产过程用能强度高，排碳总量大，要利用先进生产、环保、节能适用技术和装备，开展节能减碳升级改造。煤化工生产过程以化学反应为基础，存在大量物质变化和能量交换，技术水平高，工艺流程复杂。前沿技术的成功开发和应用，将有可能突破原有技术条件限制，促进工艺流程优化、消耗降低、物料能量利用更合理，从本质上加快节能降碳。榆林煤化工长远期应着手从绿色技术工艺、重大节能装备、能量系统优化、余热余压利用、公辅设施改造、废物综合利用等 6 个方面开发成熟工艺。对兰炭产业要转型升级，利用环保的升级改造和减量置换，加快落后技术产能的淘汰力度。三是加快 CCUS 技术应用，实现 CO2减排与资源化耦合。CCUS 是指将 CO2从工业排放源中分离后直接加以利用或封存，以实现 CO2减排的工业过程。榆林煤化工企业应聚焦碳捕集与利用，加快研发碳捕集先进材料、专用大型 CO2分离与换热装备、CO2资源化利用等关键核心技术，突破烟气 CO2捕集、CO2矿化及微藻利用技术，部署直接空气 CO2捕集等负排放技术，力争降低碳捕集能耗，实现 CO2捕集和转化利用。同时应积极推动火电机组 CO2捕集与利用技术应用示范和 CO2源汇匹配研究，通过工程放大和技术迭代，降低碳捕集成本，在榆林能源化工行业实现 CO2捕集利用技术转化应用和 CO2封存工程示范9。四是搭建绿色发展“双碳”平台，培育碳领域高端人才。为了更好地发挥“虹吸”效应，榆林应大力引进大院名校共建低碳领域高端创新载体，引导科研人员开展相关研究。榆林应充分发挥科创新城建设需要和陕西省高等院校较多的优势，制定相关政策，吸引在陕或国内有影响力的碳达峰碳中和领域研究重点实验室、工程技术研究中心在榆林设立分实验室、分中心，实现国、省重点平台平移，加快推进榆林市碳达峰碳中和领域的深入研究。聚焦可再生能源、储能、氢能、CCUS 等碳中和关键技术领域，以太阳能利用、氢能利用、先进储能、CCUS 等清洁低碳技术为主攻方向，支持在榆科研单位新建一批以基础研究、应用基础研究、工业示范相结合的创新载体，建设一批体制机制灵活、创新能力强的新型研发机构，提升低碳前沿技术研究战略力量。同时榆林应积极引进培育一批能推动和引领绿色低碳技术创新发展的顶尖人才和领军人才及团队，重点支持“领域专精、层次高端、梯队有序”的高水平创新团队建设，为绿色低碳科技创新提供高端人才保障10。五是推进工业领域数字化转型，共享碳数据资源。推动新一代信息技术与制造业深度融合。利用大数据、第五代移动通信（5G）、工业互联网、云计算、人工智能、数字孪生等对工艺流程和设备进行绿色低碳升级改造。深入实施智能制造，持续推动工艺革新、装备升级、管理优化和生产过程智能化。加强全流程精细化管理，开展绿色用能监测评价，持续加大能源管控中心建设力度。促进企业构建碳排放数据计量、监测、分析体系。推进“工业互联网+绿色低碳”，助力行业和区域绿色化转型。六是明确“双碳”目标任务，政策制度引导保障。榆林煤化工行业应尽快在履行法律法规的基础上开展碳排放定量核算工作，摸清家底。煤化工全流程涉及的环节众多，对应的碳排放核算也较复杂。市政府应出台相关政策，引导相关部门或第三方核查机构建立起一套严格、科学、公正的碳核算体系，实现企业碳排放量和碳减排量核算的标准化、提高核算的可信度，明确“减碳、核碳、交易碳”目标任务，为企业后续进入碳交易市场提供相应的数据支撑与决策依据。政府和企业层面应设立与碳核查和碳交易相关的机构，出台详细的碳盘查、碳核算指南，引导适企业适时积极参与全国碳交易市场，并加快培养熟练掌握碳核算体系和碳交易制度程序的相关人才11。4 结 论 4 结 论（1）中国是煤炭生产和消费大国，“双碳”目标下加速以煤为主的能源结构转型之路是必然，同时发展和支持现代煤化工的产能/技术储备的提质增效是当下煤化工产业的重要举措，这对保障我国的能源安全供给意义重大；榆林应抓紧编制及实施榆林市煤化工 （下转第 208 页）（下转第 208 页）208 钟胜男：低渗透油田压裂技术及发展趋势 油田的现场真实情况，对油田开采现场开展动态化管理，保证整体压裂技术的应用优势可以充分发挥出来2。3 压裂技术在低渗透油田开发中的实际应用 3 压裂技术在低渗透油田开发中的实际应用 3.1 选择合适的压裂液 在开发低渗透油田之前，相关工作人员应该重点分析油层开发深度、孔隙大小、渗透率、油田地层水矿化程度，并以此为据，选择合适的压裂液应用在低渗透油田开发工作中。首先，油田开采单位应该从正规厂家中选择采购厂家，选购性能符合开采需要、质量满足合格要求的压裂液，其次，在使用压裂液进行压裂处理之前，工作人员需要检查压裂液是否在储藏过程中出现变质问题，在确定无误后方可将其运用在低渗透油田开发工作中。通过选择适用性比较高的压裂液，可以保证压裂处理环节中造缝稳定性比较高，有助于提升低渗透油田开采效率、开采质量。3.2 合理选用支撑剂 低渗透油田裂缝是否出现失效问题主要取决于支撑剂，支撑剂浓度、石英砂含量都会直接影响低渗透油田裂缝导流能力，甚至会对油田压裂效果产生直接影响。若是在低渗透油田开发中期、后期，支撑剂由于性能降低出现难以正常发挥出应用效果的问题，不但会直接影响低渗透油田压裂效果，而且会造成低渗透油田增油量难以达到预期设定值3。与此同时，工作人员需要根据低渗透油田地层深度、地层压力合理选用支撑剂，不同层段位置需要使用的油层压力存在差异，在油层深度处在 2.5 米到 3.5 米的时候，油层需要的支撑压力处在 30 到 42 兆帕的范围内，因此工作人员应当选用强度比较大的支撑剂搭配使用强度比较大的石英砂开展填充处理，在深度已经高于 4 米时，需要使用强度比较大的支撑剂和陶粒开展填缝处理。3.3 确定好施工规模 在研究低渗透油田压裂技术的过程中，压裂效果和施工规模具有直接关联，在开发单一地层的低渗透油田时应该使用压裂处理措施，此时地层裂缝会在地层压力影响下出现裂缝失效问题，此时导流能力会下降，增油效果会下降。因此在压裂处理以后，一般会使用重复压裂技术，结合施工规模适当扩大低渗透油田压裂裂缝的规模，通过增加裂缝尺寸，可以在恢复裂缝导流水平的同时提升油田开采量4。4 展望低渗透油田压裂技术的发展趋势 4 展望低渗透油田压裂技术的发展趋势 现在很多油田开采企业已经运用了压裂技术开发低渗透油田，在未来发展过程中，数值模拟技术属于主要的发展趋势，可以在优化调整压裂技术的同时，模拟分析压裂技术的使用效果，协助相关工作人员优化压裂参数。5 结 论 5 结 论 综上所述，在低渗透油田开发中合理使用压裂技术，能够在提高低渗透油田开采质量的同时，不断提升开采便利性。因此石油开采企业应该合理选用压裂液、支撑剂，从而全面提升低渗透油田开采产量。参考文献 参考文献 1 张蕾蕾.低渗透油田压裂技术及发展趋势J.化学工程与装备,2022(01):151-152.2 张匡钰.低渗透油田压裂技术及发展趋势J.化学工程与装备,2021(11):201-202.3 申立铁.低渗透油田压裂技术及发展趋势J.化学工程与装备,2020(09):88+95.4 马克新.低渗透油田压裂技术与发展趋势J.化学工程与装备,2020(01):220+202.（上接第 212 页）_（上接第 212 页）_ 产业碳达峰行动方案，开展“两高”项目专项核查并建立清单台账，强化通报、约谈、督导机制，实行动态管理和推进问题整改。（2）榆林市要在实现碳达峰碳中和指引下实现煤化工产业转型升级和高质量发展，应严格审批“两高”项目，提高能源利用效率，促进煤化工优化升级和降低CO2排放强度，加快CCUS技术开发与应用，搭建绿色发展“双碳”平台，培育碳领域高端人才，推进工业领域数字化转型，同时利用政策制度引导保障煤化工产业“双碳”目标任务的落实。参考文献 参考文献 1 张浩楠,申融容,张兴平,等.中国碳中和目标内涵与实现路径综述 J.气候变化研究进展,2022,18(02):240-252.2 焦德武.碳达峰碳中和关键领域、面临挑战与实现路径研究综述J.安徽理工大学学报(社会科学版),2021,23(06):12-17.3 武魏楠,龚捷.中国式能源危机J.能源,2021(11):62-66.4 边利利.中国现代煤化工技术应用现状及发展J.化工管理,2022(17):58-61.5 刘龙,吴芳丽,韩宾.煤化工技术现状及发展趋势J.化工管理,2021(33):47-48.6 金玲,郝成亮,吴立新,等.中国煤化工行业二氧化碳排放达峰路径研究J.环境科学研究,2022,35(02):368-376.