煤礦企業碳達峰碳中和方案
——以陜西陜煤澄合礦業有限公司為例

2021-12-01 07:00:09趙潔，王蜜

皮革制作與環?？萍?/a> 2021年20期

趙潔，王蜜

（陜西陜煤澄合礦業有限公司，陜西澄城 715200）

氣候變化是21世紀全人類面臨的重大挑戰之一[1]，氣候形勢關系著發展中國家的現代化進程、全世界的經濟發展，乃至人類的生存[2]。隨著人類社會的飛速發展，以二氧化碳為主的溫室氣體大量排放，使得全球氣溫逐漸上升。據國外學者研究，按照目前的治理措施，到21世紀后半頁，全球氣溫上升幅度將達3.6攝氏度，大大突破《巴黎協定》規定的2攝氏度目標[3]，全球變暖導致全世界范圍內發生了冰川融化、海平面上升、極端天氣等惡性事件。面對如此嚴峻的氣候形勢，控制碳排放量成為目前亟待解決的關鍵問題。目前，全球控制碳排放主要以“碳中和”為目標，即采取措施使人為移除與人為排放之間達到平衡，達到“凈零排放”。

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯合國大會上鄭重宣布“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。”這一承諾意味著我國要在不到10年的時間內實現碳達峰，再用30年實現碳中和。而我國目前是世界上最大的發展中國家和碳排放國，2019年碳排放量占全球29%，人均碳排放量比世界平均水平高46%，煤炭消費比重達58%。結合我國的國情和目標來看，我國須在緊迫的時間內負擔起艱巨的脫碳任務。

2021年3月18日，全球能源互聯網發展合作組織在京舉辦“中國碳達峰碳中和成果發布暨研討會”，在國內首次提出通過建設中國能源互聯網實現碳減排目標的系統方案。根據會議發布的研究成果，這一方案可簡述為：以特高壓電網做引領，推進“兩個替代”，實現“雙主導”“雙脫鉤”，即推進能源開發清潔替代和能源消費電能替代；實現能源生產清潔主導、能源使用電能主導；能源電力發展與碳脫鉤、經濟社會發展與碳排放脫鉤。

煤炭行業作為主要的能源產業和重點減排產業，應積極響應國家號召，結合企業現狀制定出具體的碳達峰碳中和方案。

1 碳排放分析

以陜西陜煤澄合礦業有限公司為例，煤炭企業的碳排放主要來自以下方面：（1）企業用電：在煤炭開采過程中，需要使用各種運輸和洗選設備，這些設備由電力驅動，同時，企業的其他工業區、辦公區、生活區也需要用電，而目前我國所使用的電能主要以煤炭燃燒提供，發電過程會產生大量碳排放。（2）終端用煤：由于在職人員對暖氣和熱水的需求，煤炭企業一般配備鍋爐設施，鍋爐的能源一般由煤炭燃燒提供，煤炭燃燒時會產生碳排放。（3）煤層氣排放：煤炭開采過程中，常伴隨煤層氣的排放，而煤層氣的主要成分是甲烷，是溫室氣體的一種，煤層氣的排放也是碳排放的來源之一。

2 降低碳排放措施

根據碳達峰碳中和系統方案，結合煤炭企業碳排放情況，應當實施以下方案：提高生產效率，淘汰落后產能；減少煤炭消費，使用清潔能源；合理利用煤層氣；提升生態碳匯能力。

2.1 提高生產效率，淘汰落后產能

在生產過程中充分采用采掘新技術，支護新工藝、新材料以及電控、運輸新設備，淘汰落后工藝、高耗能設備，踐行生產試點先行，利用成功后加快成果的廣泛推廣，以高工作效率、高資源回收率、高質量、低成本的技術創新協同推進減污降碳綠色高質量發展。

2.2 減少煤炭消費，使用清潔能源

煤炭消費主要來自兩方面：鍋爐用煤和電力產業用煤。在鍋爐用煤方面，應盡快尋找替代能源，與此同時，進行鍋爐設備升級，減少熱量損耗，合理利用鍋爐余熱，并拆除部分鍋爐。在電力產業用煤方面，大力發展清潔能源發電產業，如生物質發電產業、光伏發電產業、風力發電產業，地熱能開發等逐步替代傳統煤電，減少煤炭消費。

2.3 合理利用煤層氣

煤層氣的主要成分是甲烷，是一種非常規的天然氣，可作為清潔能源被利用。在煤炭開采前對煤層氣進行開采，不僅可以降低煤礦對通風的需求，還可以合理利用資源，利用瓦斯發電、供暖等降低碳排放量。

2.4 提升生態碳匯能力

提升生態碳匯能力，強化國土空間規劃和用途管控，有效發揮森林、草原、濕地、海洋、土壤、凍土的固碳作用，提升生態系統碳匯增量。結合企業現狀，可通過植樹造林、煤矸石回填等方法，降低碳“凈排放量”。

3 減排目標

根據國家總體規劃，實現碳達峰碳中和主要分三步走：第一階段盡早達峰（2030年前），重點是加快清潔能源的開發，壓控化石能源消費總量。第二階段加速脫碳（2030-2050年），重點是全面建成中國能源互聯網，深入推進清潔替代和電能替代。第三階段全面中和（2050-2060年），重點是進一步發揮中國能源互聯網的帶動作用，推進各行業、各領域深度脫碳。根據陜西陜煤澄合礦業有限公司上級管理單位陜西煤業化工集團有限公司部署，深入思考2030年以前我國碳排放達峰和2060實現碳中和對高耗能產業的影響，所屬納入碳排放企業要加強碳排放宣貫，充分利用國家相關碳排放政策，以市場導向研究探索綠色技術創新體系，逐步推進減排和增綠“雙輪驅動”工程，提前研究采煤沉陷生態綜合治理和既有林場增綠計劃在碳交易中的價值和作用，積極構建企業清潔生產體系，創建綠色示范企業，加強煤礦瓦斯的綜合利用，進一步推進企業節能降耗。

結合陜西陜煤澄合礦業有限公司自身發展規劃，實現碳達峰碳中和也應分三步走。

3.1 2030年前：盡快達峰階段

一是積極響應國家號召，大力推進高效生產。利用切頂卸壓留巷新技術，提高資源回收率，并減少巷道萬噸掘進率。在前期陜西澄城董東煤業有限責任公司實驗成功的基礎上，繼續做好在條件適宜礦井的試行推廣工作。進一步探索切頂卸壓自成巷技術，計劃至2022年，在公司條件適宜的1-2個礦井開展相關試點工作，實驗成功后，做好在全公司的推廣工作。全面提升采掘工作效率，加大技術研發力度，推廣應用先進技術和工藝，和科研院校合作，不斷推進快速掘進技術研究，確保半煤巖巷和煤巷實現快速掘進，提高單進水平，逐漸探索出適合澄合礦區條件的快速掘進參數、裝備等技術路徑。通過組建自有高素質掘進隊伍，達到提升人員素質、減少用工總量、提高掘進效率，實現高質量發展目的。加強掘進技術和工藝研究，重點開展巷道支護技術研究，科學合理避開采動壓力的影響，提高巷道支護質量和使用效率，減少無效進尺，爭取一次設計、一次支護、永不翻修，減少巷道維修工作量。積極打造“高產高效”采煤工作面，通過更改順槽支護方式、采用永磁電機帶式輸送機、優化液壓支架工作阻力設計、采用電液控系統、增設破碎機提升破巖效率、探索采用無軌膠輪車輔助運輸方式等一系列重點舉措，全力打造高產高效綜采工作面。二是大力推進高耗能設備淘汰替代工作，不增加煤電裝機數量，加快老舊機械設備、車輛更換清潔能源設備進度，在2030年前達到40%更換率。三是加強礦井單位等重點用能單位用能管控，嚴格執行能耗限額標準，建立企業能源資源使用管理體系，利用信息化、數字化和智能化技術加強能源資源耗用的控制和監管，依靠技術手段節能。四是在鍋爐用煤方面，盡快尋找替代能源，2018年以來，按照《陜西省鐵腕治霾打贏藍天保衛戰三年行動方案》要求，先后完成對礦區68臺20 t/h以下燃煤鍋爐進行空氣源熱泵+電磁鍋爐等形式清潔能源改造的基礎上，加快建設項目西卓煤礦采用熱源泵技術回收礦井回風、礦井涌水、空壓機余熱為礦井提供井口防凍、地面建筑供暖及常年性生活熱水方案比選，確保2022年實施完成并投入使用。五是大力發展新能源發電業務，繼續探索實施生物質發電項目、礦區閑置土地或房屋頂光伏發電、黃龍山養殖基地風力發電，并逐步擴大規模，爭取在2030年替代50%的煤炭發電量。六是探索研究地熱能、低濃度瓦斯開發和利用，合理利用煤層氣，爭取在2030年前至少2家礦井單位實現利用地熱能供熱供暖，嘗試替代部分供暖燃煤和電能消耗。七是通過清潔生產審核及綠色礦山建設提升礦區碳生物捕集能力，不斷提升礦區生態修復水平，年度塌陷損毀治理率達到80%以上，提升生態碳匯能力，進行植樹造林、煤矸石回填等，在2030年前使礦區綠化率達70%，煤矸石回填率達80%。八是在日常生活中進一步教育引導礦區職工家屬綠色低碳生活，少買不必要的衣服、少用或不用一次性餐具、節約用水用電、生活垃圾分類處理、短途出行盡量騎自行車或步行，2030年前綠色低碳生活方式在礦區得到普及。

3.2 2030-2050年：加速脫碳階段

一是淘汰落后產能方面，將傳統能源機械設備逐漸淘汰，在2050年至少達到90%淘汰率，清潔能源設備使用占比90%以上。二是能源資源耗用控制和監管信息化、數字化和智能化技術在礦區普遍應用，礦區能源資源耗用明顯下降。三是新能源發電業務方面，在盡快達峰階段的基礎上繼續發展，根據實際情況重點發展更為實用的新能源發電產業，爭取在2050年前替代80%的煤電產量。四是地熱能、低濃度瓦斯開發和利用技術在礦區進一步推廣應用，礦區供熱供暖全部采用地熱能；地熱能、低濃度瓦斯發電技術在礦區實施應用，爭取在2050年前替代礦區30%的煤電用量。五是調整公司產業結構，推動轉型升級，在壯大煤炭產業基礎上，機械制造及材料加工產業、煤炭氣化產業、配售電業務等產業取得重要突破和持續推進，探索實施煤炭清潔低碳安全高效利用技術。六是進一步提升礦區碳生物捕集能力，礦區年度塌陷損毀治理率達到100%，生態系統進一步優化，煤矸石充填率達90%以上。七是常規碳捕集技術在礦區普遍應用，礦區煙囪、排氣筒加裝碳捕集裝置捕集二氧化碳，降低碳排放。

3.3 2050-2060年：決勝達標階段

一是全面淘汰落后設備，將傳統高耗能機械全面淘汰，全面使用清潔能源設備。二是地熱能、低濃度瓦斯發電等技術在礦區進一步實施應用，煤炭開采過程中排放瓦斯利用達到100%，力爭在2050年前替代礦區80%的煤電用量。三是積極在礦區開展綠色低碳技術創新成果轉化，支持綠色技術創新。四是加快新興碳捕集技術在礦區的應用，在碳減排、碳封存、碳捕集基礎上，探索實施碳利用技術。五是推進礦區山水林田湖草沙一體化保護和修復，注重綜合治理、系統治理、源頭治理，進一步優化礦區碳生物捕集能力。通過以上措施，使碳捕集、利用能力與碳排放量齊平，甚至超過碳排放量。