天然氣集氣站溫室氣體計算及減排策略研究

秦 璇

中國石油工程建設有限公司西南分公司， 四川 成都 610041

0 前言

隨著人類大量使用化石燃料，造成CO2、CH4、N2O、SF6、PFCs和HFCs等溫室氣體排放大量增加，溫室效應使得全球氣候變暖[1-2]。溫室氣體排放問題已不僅是經濟和環境生態問題，而且成為了國際政治的矛盾焦點[3-5]。“十三五”規劃綱要更是提出碳排放總量得到有效控制，單位GDP二氧化碳碳排放降低18%的雙控目標[6-7]。

1 溫室氣體排放計算流程

1.1 確定組織邊界

根據發改委規定，首先需要確定組織邊界，以企業為邊界，核算溫室氣體排放主體負責人[12]。某集氣站為某公司獨立建設及運營，碳排放量全部計入該公司。

1.2 辨識排放源

確定組織邊界后需要識別排放源，主要分為直接排放源、間接排放源和其他間接排放源[13]。

直接排放源指企業生產產生溫室氣體的排放源，如固定燃料等;間接排放源指為生產所需外部供能，如電、熱或者蒸汽等;其他間接排放源主要指除了上述以外的由于自身活動造成的排放源，如因為員工上下班或者出差等自身原因造成的溫室氣體排放。在核算集氣站溫室氣體排放時僅需要計算直接排放源和間接排放源。

1.3 收集排放數據

根據分析得到的直接排放源、間接排放源情況，進行數據收集。若排放源有不同數據時，應盡量收集齊全，以最準確的數據來核算。若某一排放源屬于多種生產活動導致，則這些排放可以集中計算。

1.4 確定排放因子

排放因子是計算溫室氣體碳排放量的重要因素，直接影響總排放量的計算結果[14]。不同類型的排放源，其排放因子由不同規定或方法確定。

1.5 排放量的計算和匯總

根據確定的組織邊界內的排放源情況、確定的排放因子和查詢的全球暖化潛值[15]，計算各排放源的溫室氣體排放量。根據發改委公布公布的《中國石油和天然氣生產企業溫室氣體排放核算方法與報告指南(試行)》[12](以下簡稱“指南”)選擇合適的計算公式，并根據排放源的分類結果進行計算，根據匯總結果進行分析。

溫室氣體排放計算主要步驟見圖1。

1.4 研究分析指標 分析研究實驗組和對照組手術時間與住院時間以及醫療費用情況，觀察患者的并發癥發生情況。比較兩組的美容滿意度，分數在0～10分之間，越高越好，其中≤3分為不滿意，4～7分為基本滿意，≥8分為滿意，以基本滿意率與滿意率之和為滿意度[5]。

圖1 溫室氣體排放計算步驟圖Fig.1 The process of greenhouse gas emission calculation

2 溫室氣體排放計算

在確定某集氣站組織邊界后，根據實際情況，對排放源做具體分析。該站溫室氣體直接排放主要存在三種來源，即火炬燃燒排放源、燃燒排放源、逸散排放源。某集氣站溫室氣體排放源見表1。

表1 某集氣站溫室氣體排放源表

2.1 直接排放源計算

2.1.1 火炬排放和燃燒排放源

集氣站溫室氣體排放主要來自火炬燃燒、火炬吹掃氣燃燒(若有)、柴油發電機燃燒等。這些氣體燃燒后通常產生CO2、CH4、N2O等常見的溫室氣體，兩種類型排放源的分析方法及計算一致，首先確認排放因子再選擇公式計算。

2.1.1.1 排放因子計算

若為火炬排放源則直接根據IPCC查得天然氣排放因子，若為燃燒排放源，首先可查表得到缺省排放因子，然后再與天然氣的熱值(42 652 kJ/kg)相乘，最終得到排放因子，天然氣熱值宜采用實測低位熱值。以柴油燃燒為例，其中缺省排放因子來自于IPCC收錄的數值，熱值來源于國家統計局能源統計司發布的中國能源統計年鑒[16]，計算結果見表2。

表2 排放因子計算結果表

2.1.1.2 溫室氣體排放量確定

確定排放因子后，根據該站實際的活動數據，選擇指南中合適的公式，將活動數據、排放因子、全球暖化潛值相乘，得到各排放源的溫室氣體排放量，集氣站溫室氣體排放計算結果見表3,集氣站直接排放源排放構成見圖2。

由表3可知，該站直接燃料排放源中，火炬燃燒排放量占直接排放源的78%，是主要的溫室氣體排放源。

表3 某集氣站溫室氣體排放計算結果表

圖2 集氣站直接排放源排放構成圖(比例)Fig.2 The ratio of direct emission sources of gas gathering station

2.1.2 逸散排放源

逸散排放源溫室氣體排放值主要以實際檢測為主，若實際檢測數據不便獲得，可以采用指南中天然氣逸散排放源溫室氣體計算公式計算[12]，根據指南中集氣站逸散排放主要為CH4氣體，計算時還需折算為CO2排放量，計算結果見表4。

表4 逸散排放源溫室氣體計算結果表

2.2 間接排放源計算

間接排放源主要指為集氣站正常生產提供能耗，進而產生溫室氣體排放的來源，該站由電力供能。電力溫室氣體排放因子國家統計均有規定，各地區查詢當年《20××年區域電網基準線排放因子》選擇相應排放因子即可。某集氣站為外購電，根據當年統計查詢排放因子為1.058 t/MWh[17],因外購發電產生的排放量見表5。

表5 間接排放源溫室氣體排放表

2.3 結果匯總與分析

圖3 某集氣站溫室氣體排放構成圖Fig.3 The ratio of greenhouse gas emission sourcesin a gathering station

計算直接排放源和間接排放源碳排放量后，將數據匯總，該站2014年溫室氣體排放總量為1 527.192 tCO2e，不同類型排放源溫室氣體排放量占比見圖3。由圖3可以看出，該站主要溫室氣體排放源來源于固定燃燒源(火炬、燃燒爐、柴油發電機)、外購電和移動燃燒源(場內車輛)，分別占比68%、16%、16%，天然氣逸散排放量不到總量的0.1%，排放量極少。

3 集氣站溫室氣體減排策略

通過對某集氣站溫室氣體碳排放量的計算可以看出，天然氣集氣站在正常運行或檢維修時均會產生一定量的溫室氣體。在日益嚴峻的環?，F狀下，通過優化集氣站設計、提升集氣站管理水平，達到減少集氣站溫室氣體排放目的已刻不容緩[18-20]。

3.1 優化設計

根據上述分析，從設計角度考慮可以通過以下幾點減少溫室氣體排放。

1)優化集氣站流程，減少站內設備，從而減少因設備緊急工況泄放或維修時排放的溫室氣體，且因為減少設備、閥門而減少了焊接點，降低了潛在溫室氣體泄漏可能。

2)在設計中提高自控水平，向無人化站場發展，減少因人員活動而產生的溫室氣體排放。例如取消值班房減少人員生活而產生的溫室氣體排放，同時無人站場減少了廠內交通工具的使用頻率，減少了因廠內交通工具產生的溫室氣體。

3)在原有工藝基礎上，適當改變工序和部分流程及工藝條件，起到節能和減少溫室氣體排放的雙重效果。例如一些場站未回收尾氣或對閃蒸氣體進行充分利用，在外購能源(電力或燃氣)的同時，對這些氣體采取點火燃燒方式處理，不僅浪費了這部分氣體的潛在能源，同時也因外購能源和燃燒產生了溫室氣體排放量?？蓛灮紤]流程及工藝，優先利用站內尾氣或閃蒸氣。

4)合理優化火炬系統，部分火炬系統存在吹掃氣過量問題，吹掃氣量高于規范推薦的正常氣量?？煽紤]采用更可靠的自動點火系統，合理設置吹掃氣量。

5)由于柴油發電機的溫室氣體排放量折算為tCO2e時遠低于外購能源折算量，因此建議在邊緣地區使用燃氣發電機或柴油發電機，以代替外購能源的方式，從而減少溫室氣體排放量。

3.2 提升管理水平

除了從設計上優化天然氣集氣站工藝流程外，提高管理水平也能起到降低溫室氣體排放的作用。

1)實現連續操作，保持生產穩定，減少事故放空可能性，從而減少因放空產生的溫室氣體排放。

2)提高單套設備的生產能力，降低能耗;選用設備時，在滿足使用條件情況下，優先考慮采用更低能耗設備。

3)嚴格執行企業指定的節能減排要求，提高人員素質，培訓后持證上崗。

4)從企業層面優化溫室氣體排放管理程序，建立相應的管理運行機制;指派專人定期監控并匯報溫室氣體排放情況;實施溫室氣體排放量的監測計劃;建立溫室氣體排放報告內部審核制度;建立文檔的管理規范，保存、維護溫室氣體排放核算報告，以及有關的數據資料。

4 結論

根據天然氣集氣站實際情況(原料、工藝、設備、能源消耗情況)，分析了溫室氣體排放源，并計算了集氣站溫室氣體排放量，明確了有效的節能措施和節能途徑，為類似天然氣集氣站溫室氣體排放設計優化提供了思路。