煤礦企業(yè)碳達(dá)峰碳中和方案
——以陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司為例

趙 潔，王 蜜

（陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司，陜西 澄城 715200）

氣候變化是21世紀(jì)全人類面臨的重大挑戰(zhàn)之一[1]，氣候形勢關(guān)系著發(fā)展中國家的現(xiàn)代化進(jìn)程、全世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乃至人類的生存[2]。隨著人類社會的飛速發(fā)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(jù)國外學(xué)者研究，按照目前的治理措施，到21世紀(jì)后半頁，全球氣溫上升幅度將達(dá)3.6攝氏度，大大突破《巴黎協(xié)定》規(guī)定的2攝氏度目標(biāo)[3]，全球變暖導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)發(fā)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(yán)峻的氣候形勢，控制碳排放量成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題。目前，全球控制碳排放主要以“碳中和”為目標(biāo)，即采取措施使人為移除與人為排放之間達(dá)到平衡，達(dá)到“凈零排放”。

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會上鄭重宣布“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”這一承諾意味著我國要在不到10年的時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，再用30年實(shí)現(xiàn)碳中和。而我國目前是世界上最大的發(fā)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(fèi)比重達(dá)58%。結(jié)合我國的國情和目標(biāo)來看，我國須在緊迫的時間內(nèi)負(fù)擔(dān)起艱巨的脫碳任務(wù)。

2021年3月18日，全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織在京舉辦“中國碳達(dá)峰碳中和成果發(fā)布暨研討會”，在國內(nèi)首次提出通過建設(shè)中國能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的系統(tǒng)方案。根據(jù)會議發(fā)布的研究成果，這一方案可簡述為：以特高壓電網(wǎng)做引領(lǐng)，推進(jìn)“兩個替代”，實(shí)現(xiàn)“雙主導(dǎo)”“雙脫鉤”，即推進(jìn)能源開發(fā)清潔替代和能源消費(fèi)電能替代；實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)清潔主導(dǎo)、能源使用電能主導(dǎo)；能源電力發(fā)展與碳脫鉤、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與碳排放脫鉤。

煤炭行業(yè)作為主要的能源產(chǎn)業(yè)和重點(diǎn)減排產(chǎn)業(yè)，應(yīng)積極響應(yīng)國家號召，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)狀制定出具體的碳達(dá)峰碳中和方案。

1 碳排放分析

以陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司為例，煤炭企業(yè)的碳排放主要來自以下方面：（1）企業(yè)用電：在煤炭開采過程中，需要使用各種運(yùn)輸和洗選設(shè)備，這些設(shè)備由電力驅(qū)動，同時，企業(yè)的其他工業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)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(fā)電過程會產(chǎn)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(yè)一般配備鍋爐設(shè)施，鍋爐的能源一般由煤炭燃燒提供，煤炭燃燒時會產(chǎn)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(jù)碳達(dá)峰碳中和系統(tǒng)方案，結(jié)合煤炭企業(yè)碳排放情況，應(yīng)當(dāng)實(shí)施以下方案：提高生產(chǎn)效率，淘汰落后產(chǎn)能；減少煤炭消費(fèi)，使用清潔能源；合理利用煤層氣；提升生態(tài)碳匯能力。

2.1 提高生產(chǎn)效率，淘汰落后產(chǎn)能

在生產(chǎn)過程中充分采用采掘新技術(shù)，支護(hù)新工藝、新材料以及電控、運(yùn)輸新設(shè)備，淘汰落后工藝、高耗能設(shè)備，踐行生產(chǎn)試點(diǎn)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(zhì)量、低成本的技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同推進(jìn)減污降碳綠色高質(zhì)量發(fā)展。

2.2 減少煤炭消費(fèi)，使用清潔能源

煤炭消費(fèi)主要來自兩方面：鍋爐用煤和電力產(chǎn)業(yè)用煤。在鍋爐用煤方面，應(yīng)盡快尋找替代能源，與此同時，進(jìn)行鍋爐設(shè)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(chǎn)業(yè)用煤方面，大力發(fā)展清潔能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)，如生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)、光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)、風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)，地?zé)崮荛_發(fā)等逐步替代傳統(tǒng)煤電，減少煤炭消費(fèi)。

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(guī)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(jìn)行開采，不僅可以降低煤礦對通風(fēng)的需求，還可以合理利用資源，利用瓦斯發(fā)電、供暖等降低碳排放量。

2.4 提升生態(tài)碳匯能力

提升生態(tài)碳匯能力，強(qiáng)化國土空間規(guī)劃和用途管控，有效發(fā)揮森林、草原、濕地、海洋、土壤、凍土的固碳作用，提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量。結(jié)合企業(yè)現(xiàn)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(biāo)

根據(jù)國家總體規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和主要分三步走：第一階段盡早達(dá)峰（2030年前），重點(diǎn)是加快清潔能源的開發(fā)，壓控化石能源消費(fèi)總量。第二階段加速脫碳（2030-2050年），重點(diǎn)是全面建成中國能源互聯(lián)網(wǎng)，深入推進(jìn)清潔替代和電能替代。第三階段全面中和（2050-2060年），重點(diǎn)是進(jìn)一步發(fā)揮中國能源互聯(lián)網(wǎng)的帶動作用，推進(jìn)各行業(yè)、各領(lǐng)域深度脫碳。根據(jù)陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司上級管理單位陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限公司部署，深入思考2030年以前我國碳排放達(dá)峰和2060實(shí)現(xiàn)碳中和對高耗能產(chǎn)業(yè)的影響，所屬納入碳排放企業(yè)要加強(qiáng)碳排放宣貫，充分利用國家相關(guān)碳排放政策，以市場導(dǎo)向研究探索綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，逐步推進(jìn)減排和增綠“雙輪驅(qū)動”工程，提前研究采煤沉陷生態(tài)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(gòu)建企業(yè)清潔生產(chǎn)體系，創(chuàng)建綠色示范企業(yè)，加強(qiáng)煤礦瓦斯的綜合利用，進(jìn)一步推進(jìn)企業(yè)節(jié)能降耗。

結(jié)合陜西陜煤澄合礦業(yè)有限公司自身發(fā)展規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和也應(yīng)分三步走。

3.1 2030年前：盡快達(dá)峰階段

一是積極響應(yīng)國家號召，大力推進(jìn)高效生產(chǎn)。利用切頂卸壓留巷新技術(shù)，提高資源回收率，并減少巷道萬噸掘進(jìn)率。在前期陜西澄城董東煤業(yè)有限責(zé)任公司實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，繼續(xù)做好在條件適宜礦井的試行推廣工作。進(jìn)一步探索切頂卸壓自成巷技術(shù)，計劃至2022年，在公司條件適宜的1-2個礦井開展相關(guān)試點(diǎn)工作，實(shí)驗(yàn)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(shù)研發(fā)力度，推廣應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和工藝，和科研院校合作，不斷推進(jìn)快速掘進(jìn)技術(shù)研究，確保半煤巖巷和煤巷實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，提高單進(jìn)水平，逐漸探索出適合澄合礦區(qū)條件的快速掘進(jìn)參數(shù)、裝備等技術(shù)路徑。通過組建自有高素質(zhì)掘進(jìn)隊伍，達(dá)到提升人員素質(zhì)、減少用工總量、提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展目的。加強(qiáng)掘進(jìn)技術(shù)和工藝研究，重點(diǎn)開展巷道支護(hù)技術(shù)研究，科學(xué)合理避開采動壓力的影響，提高巷道支護(hù)質(zhì)量和使用效率，減少無效進(jìn)尺，爭取一次設(shè)計、一次支護(hù)、永不翻修，減少巷道維修工作量。積極打造“高產(chǎn)高效”采煤工作面，通過更改順槽支護(hù)方式、采用永磁電機(jī)帶式輸送機(jī)、優(yōu)化液壓支架工作阻力設(shè)計、采用電液控系統(tǒng)、增設(shè)破碎機(jī)提升破巖效率、探索采用無軌膠輪車輔助運(yùn)輸方式等一系列重點(diǎn)舉措，全力打造高產(chǎn)高效綜采工作面。二是大力推進(jìn)高耗能設(shè)備淘汰替代工作，不增加煤電裝機(jī)數(shù)量，加快老舊機(jī)械設(shè)備、車輛更換清潔能源設(shè)備進(jìn)度，在2030年前達(dá)到40%更換率。三是加強(qiáng)礦井單位等重點(diǎn)用能單位用能管控，嚴(yán)格執(zhí)行能耗限額標(biāo)準(zhǔn)，建立企業(yè)能源資源使用管理體系，利用信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù)加強(qiáng)能源資源耗用的控制和監(jiān)管，依靠技術(shù)手段節(jié)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(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動方案》要求，先后完成對礦區(qū)68臺20 t/h以下燃煤鍋爐進(jìn)行空氣源熱泵+電磁鍋爐等形式清潔能源改造的基礎(chǔ)上，加快建設(shè)項目西卓煤礦采用熱源泵技術(shù)回收礦井回風(fēng)、礦井涌水、空壓機(jī)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(shí)施完成并投入使用。五是大力發(fā)展新能源發(fā)電業(yè)務(wù)，繼續(xù)探索實(shí)施生物質(zhì)發(fā)電項目、礦區(qū)閑置土地或房屋頂光伏發(fā)電、黃龍山養(yǎng)殖基地風(fēng)力發(fā)電，并逐步擴(kuò)大規(guī)模，爭取在2030年替代50%的煤炭發(fā)電量。六是探索研究地?zé)崮?、低濃度瓦斯開發(fā)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(shí)現(xiàn)利用地?zé)崮芄峁┡?，嘗試替代部分供暖燃煤和電能消耗。七是通過清潔生產(chǎn)審核及綠色礦山建設(shè)提升礦區(qū)碳生物捕集能力，不斷提升礦區(qū)生態(tài)修復(fù)水平，年度塌陷損毀治理率達(dá)到80%以上，提升生態(tài)碳匯能力，進(jìn)行植樹造林、煤矸石回填等，在2030年前使礦區(qū)綠化率達(dá)70%，煤矸石回填率達(dá)80%。八是在日常生活中進(jìn)一步教育引導(dǎo)礦區(qū)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(jié)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(qū)得到普及。

3.2 2030-2050年：加速脫碳階段

一是淘汰落后產(chǎn)能方面，將傳統(tǒng)能源機(jī)械設(shè)備逐漸淘汰，在2050年至少達(dá)到90%淘汰率，清潔能源設(shè)備使用占比90%以上。二是能源資源耗用控制和監(jiān)管信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù)在礦區(qū)普遍應(yīng)用，礦區(qū)能源資源耗用明顯下降。三是新能源發(fā)電業(yè)務(wù)方面，在盡快達(dá)峰階段的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展，根據(jù)實(shí)際情況重點(diǎn)發(fā)展更為實(shí)用的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)，爭取在2050年前替代80%的煤電產(chǎn)量。四是地?zé)崮堋⒌蜐舛韧咚归_發(fā)和利用技術(shù)在礦區(qū)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，礦區(qū)供熱供暖全部采用地?zé)崮?；地?zé)崮?、低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在礦區(qū)實(shí)施應(yīng)用，爭取在2050年前替代礦區(qū)30%的煤電用量。五是調(diào)整公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動轉(zhuǎn)型升級，在壯大煤炭產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，機(jī)械制造及材料加工產(chǎn)業(yè)、煤炭氣化產(chǎn)業(yè)、配售電業(yè)務(wù)等產(chǎn)業(yè)取得重要突破和持續(xù)推進(jìn)，探索實(shí)施煤炭清潔低碳安全高效利用技術(shù)。六是進(jìn)一步提升礦區(qū)碳生物捕集能力，礦區(qū)年度塌陷損毀治理率達(dá)到100%，生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化，煤矸石充填率達(dá)90%以上。七是常規(guī)碳捕集技術(shù)在礦區(qū)普遍應(yīng)用，礦區(qū)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(dá)標(biāo)階段

一是全面淘汰落后設(shè)備，將傳統(tǒng)高耗能機(jī)械全面淘汰，全面使用清潔能源設(shè)備。二是地?zé)崮?、低濃度瓦斯發(fā)電等技術(shù)在礦區(qū)進(jìn)一步實(shí)施應(yīng)用，煤炭開采過程中排放瓦斯利用達(dá)到100%，力爭在2050年前替代礦區(qū)80%的煤電用量。三是積極在礦區(qū)開展綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，支持綠色技術(shù)創(chuàng)新。四是加快新興碳捕集技術(shù)在礦區(qū)的應(yīng)用，在碳減排、碳封存、碳捕集基礎(chǔ)上，探索實(shí)施碳利用技術(shù)。五是推進(jìn)礦區(qū)山水林田湖草沙一體化保護(hù)和修復(fù)，注重綜合治理、系統(tǒng)治理、源頭治理，進(jìn)一步優(yōu)化礦區(qū)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。

4 結(jié)語

綜上，我國對國際社會承諾的碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)時間緊迫、任務(wù)艱巨。煤炭企業(yè)應(yīng)肩負(fù)起自身的責(zé)任和使命，積極響應(yīng)國家號召，從自身出發(fā)，分析碳排放的來源，設(shè)置具體措施，跟緊國家步伐，逐步實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的目標(biāo)。