煤炭生产企业碳中和技术路径

发布日期:2022-10-12

背景

   煤炭开发利用过程中产生的碳排放是中国碳排放的主要来源,约占全国碳排放总量的60%~70%。从煤炭开发和利用的过程看,煤炭利用过程的碳排放量占比近90%,煤炭开发过程的碳排放量占比约10%。煤炭开发过程的碳排放总量虽不多,但甲烷(CH4)排放量占能源活动CH4总排放量的80%以上,约占中国CH4总排放量的1/3,因CH4较CO2更为显著的增温效益,已引起广泛的关注。


煤炭开发过程碳排放计算方法

煤炭开发过程是指由井工或露天煤矿开采出原煤,并经洗选成为煤炭产品的过程,煤炭开发过程碳排放计算模型的范围、边界及输入输出如下图所示。 该计算模型的输入主要包括煤炭开发过程原煤、油、 气及电力、热力等能源的消耗量,而模型输出主要包 含井工开采或露天开采主要环节的生产能耗、瓦斯 排放和矿后活动的碳排放量及排放强度。模型输出 还可根据需要输出井工开采单产品能耗(煤、油、气、 电力)CO2排放量、井工开采单产品CH4排放量、井工开采单产品矿后活动CH4排放量、露天开采生产用能单产品能耗(煤、油、气、电力)CO2排放量及露天开采单产品CH4排放量。

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煤炭开发过程实现碳中和的技术路径

当前的煤炭开发方式不可避免地消耗能源和带来碳排放,依靠其自身优化,可在一定程度上减少碳排放,但难以实现碳中和要求。通过技术创新,推进煤炭开发过程节能提效,提高煤矿瓦斯抽采利用率,
探索低碳型煤炭开发新工艺技术,推动煤与新能源耦合利用,布局煤矿区二氧化碳捕集、利用与固化及封存技术,是煤炭开发过程实现碳中和的必然要求。

(1)大力推广应用煤炭开发节能提效技术

煤炭开发过程机械设备运行等消耗的煤、油、气及电力、热力等生产用能产生的CO2排放占总排放量的20%左右。因此,大力推广应用节能提效技术,提高煤炭开发过程中能源利用效率,减少能源用量是降低碳排放的优先途径。

(2)持续攻关煤矿瓦斯抽采利用技术

近年来,瓦斯抽采利用率不断提高,但抽采瓦斯直接排空的比例依然在50%左右,使得煤矿瓦斯造成的碳排放占2020年煤炭开发过程碳排放的56.7%。因此,持续加强煤矿瓦斯抽采利用技术的研发和应用,进一步提高煤矿瓦斯抽采率和利用率,是降低煤炭开发过程碳排放量的必由之路。

(3)加快探索煤炭开发新技术

当前的煤炭开采工艺和方法,从原理上不可避免地消耗能源和引起CH4排空,必须加大探索新的开采方法和技术,从原理上减少煤炭开采过程中的能源消耗和瓦斯排空,支撑煤炭开采节能降耗和低碳化。

(4)有序研发和示范煤矿区煤与新能源耦合利用技术

煤矿区除煤炭资源外,还有大量的土地、风、光等资源,具有发展可再生能源的先天优势,推进煤矿区煤与新能源耦合利用,是降低单位产品碳排放强度的重要途径。

(5)尽早谋划煤矿区二氧化碳捕集、利用与固化以及封存技术

煤炭利用过程产生的CO2量大,难以实现全部利用,基于煤矿区的地下空间优势,应提早布局探索煤矿区碳处置与封存技术,为无法利用的CO2提供最终的处置方案。


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