天然气集气站温室气体计算及减排策略研究

秦 璇

中国石油工程建设有限公司西南分公司， 四川 成都 610041

0 前言

随着人类大量使用化石燃料，造成CO2、CH4、N2O、SF6、PFCs和HFCs等温室气体排放大量增加，温室效应使得全球气候变暖[1-2]。温室气体排放问题已不仅是经济和环境生态问题，而且成为了国际政治的矛盾焦点[3-5]。“十三五”规划纲要更是提出碳排放总量得到有效控制，单位GDP二氧化碳碳排放降低18%的双控目标[6-7]。

1 温室气体排放计算流程

1.1 确定组织边界

根据发改委规定，首先需要确定组织边界，以企业为边界，核算温室气体排放主体负责人[12]。某集气站为某公司独立建设及运营，碳排放量全部计入该公司。

1.2 辨识排放源

确定组织边界后需要识别排放源，主要分为直接排放源、间接排放源和其他间接排放源[13]。

直接排放源指企业生产产生温室气体的排放源，如固定燃料等;间接排放源指为生产所需外部供能，如电、热或者蒸汽等;其他间接排放源主要指除了上述以外的由于自身活动造成的排放源，如因为员工上下班或者出差等自身原因造成的温室气体排放。在核算集气站温室气体排放时仅需要计算直接排放源和间接排放源。

1.3 收集排放数据

根据分析得到的直接排放源、间接排放源情况，进行数据收集。若排放源有不同数据时，应尽量收集齐全，以最准确的数据来核算。若某一排放源属于多种生产活动导致，则这些排放可以集中计算。

1.4 确定排放因子

排放因子是计算温室气体碳排放量的重要因素，直接影响总排放量的计算结果[14]。不同类型的排放源，其排放因子由不同规定或方法确定。

1.5 排放量的计算和汇总

根据确定的组织边界内的排放源情况、确定的排放因子和查询的全球暖化潜值[15]，计算各排放源的温室气体排放量。根据发改委公布公布的《中国石油和天然气生产企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》[12](以下简称“指南”)选择合适的计算公式，并根据排放源的分类结果进行计算，根据汇总结果进行分析。

温室气体排放计算主要步骤见图1。

1.4 研究分析指标 分析研究实验组和对照组手术时间与住院时间以及医疗费用情况，观察患者的并发症发生情况。比较两组的美容满意度，分数在0～10分之间，越高越好，其中≤3分为不满意，4～7分为基本满意，≥8分为满意，以基本满意率与满意率之和为满意度[5]。

图1 温室气体排放计算步骤图Fig.1 The process of greenhouse gas emission calculation

2 温室气体排放计算

在确定某集气站组织边界后，根据实际情况，对排放源做具体分析。该站温室气体直接排放主要存在三种来源，即火炬燃烧排放源、燃烧排放源、逸散排放源。某集气站温室气体排放源见表1。

表1 某集气站温室气体排放源表

2.1 直接排放源计算

2.1.1 火炬排放和燃烧排放源

集气站温室气体排放主要来自火炬燃烧、火炬吹扫气燃烧(若有)、柴油发电机燃烧等。这些气体燃烧后通常产生CO2、CH4、N2O等常见的温室气体，两种类型排放源的分析方法及计算一致，首先确认排放因子再选择公式计算。

2.1.1.1 排放因子计算

若为火炬排放源则直接根据IPCC查得天然气排放因子，若为燃烧排放源，首先可查表得到缺省排放因子，然后再与天然气的热值(42 652 kJ/kg)相乘，最终得到排放因子，天然气热值宜采用实测低位热值。以柴油燃烧为例，其中缺省排放因子来自于IPCC收录的数值，热值来源于国家统计局能源统计司发布的中国能源统计年鉴[16]，计算结果见表2。

表2 排放因子计算结果表

2.1.1.2 温室气体排放量确定

确定排放因子后，根据该站实际的活动数据，选择指南中合适的公式，将活动数据、排放因子、全球暖化潜值相乘，得到各排放源的温室气体排放量，集气站温室气体排放计算结果见表3,集气站直接排放源排放构成见图2。

由表3可知，该站直接燃料排放源中，火炬燃烧排放量占直接排放源的78%，是主要的温室气体排放源。

表3 某集气站温室气体排放计算结果表

图2 集气站直接排放源排放构成图(比例)Fig.2 The ratio of direct emission sources of gas gathering station

2.1.2 逸散排放源

逸散排放源温室气体排放值主要以实际检测为主，若实际检测数据不便获得，可以采用指南中天然气逸散排放源温室气体计算公式计算[12]，根据指南中集气站逸散排放主要为CH4气体，计算时还需折算为CO2排放量，计算结果见表4。

表4 逸散排放源温室气体计算结果表

2.2 间接排放源计算

间接排放源主要指为集气站正常生产提供能耗，进而产生温室气体排放的来源，该站由电力供能。电力温室气体排放因子国家统计均有规定，各地区查询当年《20××年区域电网基准线排放因子》选择相应排放因子即可。某集气站为外购电，根据当年统计查询排放因子为1.058 t/MWh[17],因外购发电产生的排放量见表5。

表5 间接排放源温室气体排放表

2.3 结果汇总与分析

图3 某集气站温室气体排放构成图Fig.3 The ratio of greenhouse gas emission sourcesin a gathering station

计算直接排放源和间接排放源碳排放量后，将数据汇总，该站2014年温室气体排放总量为1 527.192 tCO2e，不同类型排放源温室气体排放量占比见图3。由图3可以看出，该站主要温室气体排放源来源于固定燃烧源(火炬、燃烧炉、柴油发电机)、外购电和移动燃烧源(场内车辆)，分别占比68%、16%、16%，天然气逸散排放量不到总量的0.1%，排放量极少。

3 集气站温室气体减排策略

通过对某集气站温室气体碳排放量的计算可以看出，天然气集气站在正常运行或检维修时均会产生一定量的温室气体。在日益严峻的环保现状下，通过优化集气站设计、提升集气站管理水平，达到减少集气站温室气体排放目的已刻不容缓[18-20]。

3.1 优化设计

根据上述分析，从设计角度考虑可以通过以下几点减少温室气体排放。

1)优化集气站流程，减少站内设备，从而减少因设备紧急工况泄放或维修时排放的温室气体，且因为减少设备、阀门而减少了焊接点，降低了潜在温室气体泄漏可能。

2)在设计中提高自控水平，向无人化站场发展，减少因人员活动而产生的温室气体排放。例如取消值班房减少人员生活而产生的温室气体排放，同时无人站场减少了厂内交通工具的使用频率，减少了因厂内交通工具产生的温室气体。

3)在原有工艺基础上，适当改变工序和部分流程及工艺条件，起到节能和减少温室气体排放的双重效果。例如一些场站未回收尾气或对闪蒸气体进行充分利用，在外购能源(电力或燃气)的同时，对这些气体采取点火燃烧方式处理，不仅浪费了这部分气体的潜在能源，同时也因外购能源和燃烧产生了温室气体排放量。可优化考虑流程及工艺，优先利用站内尾气或闪蒸气。

4)合理优化火炬系统，部分火炬系统存在吹扫气过量问题，吹扫气量高于规范推荐的正常气量。可考虑采用更可靠的自动点火系统，合理设置吹扫气量。

5)由于柴油发电机的温室气体排放量折算为tCO2e时远低于外购能源折算量，因此建议在边缘地区使用燃气发电机或柴油发电机，以代替外购能源的方式，从而减少温室气体排放量。

3.2 提升管理水平

除了从设计上优化天然气集气站工艺流程外，提高管理水平也能起到降低温室气体排放的作用。

1)实现连续操作，保持生产稳定，减少事故放空可能性，从而减少因放空产生的温室气体排放。

2)提高单套设备的生产能力，降低能耗;选用设备时，在满足使用条件情况下，优先考虑采用更低能耗设备。

3)严格执行企业指定的节能减排要求，提高人员素质，培训后持证上岗。

4)从企业层面优化温室气体排放管理程序，建立相应的管理运行机制;指派专人定期监控并汇报温室气体排放情况;实施温室气体排放量的监测计划;建立温室气体排放报告内部审核制度;建立文档的管理规范，保存、维护温室气体排放核算报告，以及有关的数据资料。

4 结论

根据天然气集气站实际情况(原料、工艺、设备、能源消耗情况)，分析了温室气体排放源，并计算了集气站温室气体排放量，明确了有效的节能措施和节能途径，为类似天然气集气站温室气体排放设计优化提供了思路。