“碳捕获”中国开局

来源:用户上传      作者: 闫岩

　　CCS技术并非想像的遥远,但在中国还面临技术、资金、政策等诸多挑战
　　
　　哥本哈根会议结束后的2009年岁末,全球最大的燃煤电厂“碳捕获”项目在上海进入调试阶段,建成后每年可捕集10万吨高纯度二氧化碳。
　　
　　这个隶属中国华能集团上海石洞口第二热电厂的项目,自2009年7月启动,项目总投入1.5亿元人民币,由此见证“碳捕获与封存”(Carbon Capture and Storage,以下简称CCS)在中国的惊人发展。不过,这仅是华能集团的第二个碳捕获项目――第一个项目位于北京东郊的高碑店热电厂,建成一年多已捕获二氧化碳3000余吨。
　　
　　CCS技术是将能源生产和利用过程中产生的二氧化碳捕集后进行封存,避免其排放入大气,引起或加剧气候变化的一种新型技术。除了直接的二氧化碳减排,还可实现石油、煤炭等化石能源的可持续利用。
　　
　　全球目前燃煤产生的二氧化碳是90亿吨/年。科学界最为乐观的估计是,地下可埋存10万亿吨二氧化碳,保守估计亦达2000亿吨,这相当于未来数百年通过燃煤产生的二氧化碳排放的总量,或截至目前人类的二氧化碳总排量。
　　
　　“CCS技术可以快速、大规模地降低大气的二氧化碳浓度,在继续使用煤作为主要能源的条件下,实现二氧化碳减排目标。”中科院南海海洋研究所研究员周蒂对此技术的应用前景颇为乐观。
　　
　　在美国、德国和印度,一半以上的发电是靠烧煤,而中国这一比例则高达70%。“这也就意味着,为中国燃煤电厂排放的二氧化碳寻找出路的问题,将长期困扰我们。”中科院武汉岩土力学研究所研究员李小春告诉记者。
　　
　　两个示范项目
　　
　　德国2001年耗资7000万欧元研究CCS技术之际,中国尚未对此充分重视。
　　
　　作为中国CCS的专家,西安热工研究所有限公司总工程师许世森,清楚地感受到他领导的石洞口、高碑店项目给自己带来“国际地位”――他经常遇到一些国外专家的合作邀请。
　　
　　“早先,对于碳捕获的研究仅是一些实验室在做,在‘十五’期间的国家课题中几乎没有涉及CCS。有人认为,中国要一步一步来。”许世森说。
　　
　　转机出现在2006年,经国家发改委推动,CCS技术被作为中澳两国合作的重点。华能集团由此获得一个任务:在2008年奥运会开幕之前建立一个CCS示范项目。掌舵华能集团的李小鹏立即指示成立课题组,并明确目标――“到奥运会之前投入运行”。这一计划得到北京市政府的支持。
　　
　　2007年9月3日,中国华能集团、澳大利亚联邦科学工业研究组织签署了《关于洁净发电及二氧化碳捕集与处理等技术研究的合作框架》。作为参与方的西安热工研究所有限公司,正是华能集团控股公司。
　　
　　高碑店项目于2007年8月正式开工,包括设计在内整个工程耗时近八个月,耗资2850万元。当这一装置正式运行时,很多专家们表露出惊讶。
　　
　　自此,CCS在中国引起了越来越多的关注,CCS的研究热了起来,高碑店热电厂成了学习基地,据电厂负责人描述,“差不多每周都有团队前来参观”。
　　
　　碳捕获工艺目前分为三种,即燃烧后捕获、预燃烧捕获和含氧燃料燃烧捕获工艺。高碑店、石洞口两项目即是燃烧后捕获,通常是利用醇胺类溶剂从发电站废气中捕获二氧化碳。据介绍,石洞口项目的规模将远大于高碑店。
　　
　　与此同时,华能集团所主导的另一项目――“整体煤气化联合循环发电技术”(IGCC)示范工程,已于2009年7月在天津临港工业区开工建设。IGCC能在煤炭燃烧前从气化的煤炭中捕获到其中的碳,捕获之后,电厂主要燃烧氢气,可以做到二氧化碳的“近零排放”。这是国家发改委批准的第一个IGCC上马项目,华能集团70亿元“绿色煤电”投资试水,被寄望于对该技术的示范和探索。
　　
　　“大规模的示范才能够获得相应的数据,如果走不出实验室、走不到工业示范这一步,实验室研究起到的推动作用会比较小。”许世森说。
　　
　　易捕获、难封存
　　
　　实际上,高碑店和石洞口两项目仅仅运用了CCS技术的前半部分――碳捕获,对于封存技术并未涉及。
　　
　　碳封存是指将大量捕获到的二氧化碳,存储在地质结构之中,从而减少二氧化碳排放。目前常见的三种封存方式,是碳封存于地下底层的自然孔隙中、地质深层盐水层及深海封存。
　　
　　中科院研究员周蒂告诉记者,二氧化碳的海洋封存分为海底以下封存和海水层封存。将二氧化碳封存在海底以下,从技术上来讲是完全可行的。挪威曾在1996年即完成一项碳回灌海底工程。联合国相关机构检测证明,其至今仍是安全的。
　　
　　但在海水层中封存碳还有很大的不确定性。“因为碳溶于水后,质量变大会下沉到海底。这是否影响海底生态有待考证。”周蒂说。
　　
　　除海洋封存外的另外两种封存方式,也同样存在着不确定性。
　　
　　“目前的难点是对地质的勘探是否准确,对一个地点的地质构造是否有把握;埋存下去后要进行监测,到底能保存多久,可能会从什么地方泄露?所有这些都需要进行示范。”许世森说。
　　
　　目前,不少国家与商业公司正在进行有关碳封存的研究工作。中国内地对于碳封存技术的研究业已升温,中科院、电力、石油等部门对此都有兴趣。
　　
　　2009年6月末,欧盟委员会通过了一个最高资助额将达5000万欧元的新计划,资助中国碳捕获与封存项目的建设与运行。与此同时,中美之间在CCS技术和项目上的合作也已经展开。
　　
　　中科院武汉岩土力学研究所研究员李小春透露,中国第一个碳封存示范点将选择在天津大港油田的废油井,估计2011年左右开始建设。
　　
　　2009年9月,国家发改委能源所发表了名为《中国2050年低碳发展之路:能源需求暨碳排放情景分析》的报告,其中提到了CCS技术。该报告的撰写人之一、国家发改委能源研究所研究员姜克隽告诉记者,中国若想在2030年实现碳排峰值,就应该重视对CCS技术的应用。
　　
　　许世森乐观估计,中国在CCS技术上没有太多的瓶颈,最大的问题是国家在政策和资金上的支持,以及部门间的协作。国家以前对CCS的投入很少,仅有的一些也是用在实验室研究上。但是他相信,CCS必将写入“十二五”规划。
　　
　　监管真空亟待填补
　　
　　自建成使用至今,高碑店热电厂碳捕获装置已经连续运转一年多,得到了一些碳捕获的数据。
　　
　　要在电厂原有的设备上增设碳捕获装置,就会降低五至八个百分点的能效,这使得有人质疑碳捕获的成本问题。许世森就此表示:“绝对成本是始终存在的,要减排肯定要花代价。”
　　
　　高碑店热电厂捕获的3000多吨二氧化碳,以每吨500元至600元的价格外销。相比每吨300元的成本,近半的盈余让碳捕获装置成功地持续运作。而上海的石洞口项目也将以同样的方式供气给食品业和工业。许世森坦言,之所以选址在上海,也是由于当地市场需求可以接纳捕获的二氧化碳,而上海世博会亦有与北京奥运会同等的“绿色理念”与政策支持。
　　
　　不过,从示范到大规模工业化,碳捕获的消纳方法必须寻找新的路径。“下一步我们计划和石油公司合作,开展二氧化碳驱油示范项目。虽然这对电力行业和石油部门都是双赢,但还是需要国家层面的协调。”许世森说。
　　
　　所谓的二氧化碳驱油,是将二氧化碳注入油井,使得采油效率更高。不过,即使将二氧化碳驱油与二氧化碳商业利用加在一起,也只能消纳二氧化碳排量的少数。“最终的做法还是要进行封存。”许世森最大的担心是,二氧化碳的封存没有经济利润可言。
　　
　　在他看来,“要想减排,就要实现大量封存。届时只能是政策方面的支持了,比如说通过收碳税的方式。另外,也要靠大家认知的转变。”
　　
　　实际上,中国发展CCS技术仍面临着技术、资金、政策以及项目执行层面等诸多挑战。
　　
　　在英国、澳大利亚等,已着手建立CCS相关法规和标准,中国这方面尚未起步。如此真空领域,监管部门很难对CCS的选址、运输、运行以及后续活动进行合理、准确的评估和管理。■
　　
　　

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