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煤制甲醇耦合CCUS技术的全过程碳排放核算研究

收稿日期:2025-10-29 修回日期:2025-11-14 接受日期:2025-11-16

DOI:10.20078/j.eep.20251111

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    摘要:煤制甲醇是甲醇生产的主要方式,但其高碳排放特性严重制约了行业的绿色低碳转型。尽管CO2捕集、利用与封存(CCUS)技术被视为实现大规模碳减排的有效手段,但其自身的能耗与泄漏风险会影响净减排效果。因此,开展全过程碳排放核算研究并科学评估CCU... 展开+
    摘要:

    煤制甲醇是甲醇生产的主要方式,但其高碳排放特性严重制约了行业的绿色低碳转型。尽管CO2捕集、利用与封存(CCUS)技术被视为实现大规模碳减排的有效手段,但其自身的能耗与泄漏风险会影响净减排效果。因此,开展全过程碳排放核算研究并科学评估CCUS技术的实际减排效果,对制定有效的减排措施至关重要。然而,煤制甲醇耦合CCUS技术的全过程工况复杂,且存在碳核算标准和指南难以应用、减排核证体系不完善等问题。为此,本研究构建了煤制甲醇耦合CCUS技术的全过程碳排放核算体系,旨在填补方法上的空白并准确评估CCUS技术的实际减排效果。通过界定系统边界、分层分类核算并结合AspenPlus流程模拟,解决了传统方法在碳转移场景中的应用盲区。在此基础上,通过敏感性分析,探索了不确定因素对碳排放核算结果的影响,评价核算结果的可靠性和稳健性。基于某年产120万t煤制甲醇的典型工业案例,分析结果表明该案例的碳排放强度为3.00tCO2/t甲醇,而耦合CCUS技术后降至1.88tCO2/t甲醇;尽管该案例中CO2捕集率达到83.1%,但受CCUS技术自身碳排放的影响,净减排率仅为37.8%。进一步分析指出,为减排效益最大化,需对产生CO2的煤气化单元及捕集CO2的酸性气体脱除单元的操作条件进行协同优化。案例研究表明,本研究提出的核算体系能够为煤制甲醇及其他类似的高碳工业过程提供科学有效的碳核算方法,明确碳排放特征,并准确评估CCUS技术的实际减排效果,为系统减排优化提供了理论依据。

    收起-

    作者:

    • 吴天富1
    • 金炜玲2,3
    • 周斌1,4
    • 任亚红5
    • 廖振良1,2,3,4,*

    作者简介

    第一作者:吴天富(2002—),男,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,主要研究方向为人工环境工程。E-mail:107552401524@stu.xju.edu.cn
    通讯作者:廖振良(1970—),男,江西抚州人,教授,主要研究方向为环境系统工程。E-mail:04150@tongji.edu.cn

    单位

    • 1. 新疆大学 建筑工程学院,新疆 乌鲁木齐 830046
    • 2. 同济大学 碳中和研究院,上海 200092
    • 3. 同济大学 环境科学与工程学院,上海 200092
    • 4. 新疆大学 西北能源碳中和教育部工程研究中心,新疆 乌鲁木齐 830046
    • 5. 新疆广汇新能源有限公司,新疆 哈密 839303

    关键字

    • 煤制甲醇
    • CCUS技术
    • 碳排放核算
    • 碳减排
    • AspenPlus模拟

    基金项目

    同济大学碳中和研究院资助课题(20230002);国家社会科学基金重大项目(21&ZD133)

    引用格式

    吴天富, 金炜玲, 周斌, 等. 煤制甲醇耦合CCUS技术的全过程碳排放核算研究[J]. 能源环境保护, 2025, 39(6): 14-26.

    WU Tianfu, JIN Weiling, ZHOU Bin, et al. Carbon Emission Accounting of the Entire Process of Coal-to-Methanol Coupled with CCUS Technology[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(6): 14-26.

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