今年9月22日,國家主席胡錦濤在聯(lián)合國氣候變化峰會(huì )上承諾中國2020年的單位GDP碳排放量將比2005年的水平有“顯著(zhù)幅度”的降低。 在全球矚目的哥本哈根會(huì )議結束之后,記者了解到,中國華能集團在上海石洞口第二電廠(chǎng)建設的世界上規模最大的燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集工程已進(jìn)入調試階段,建成后每年可捕集10萬(wàn)噸高純度的二氧化碳。
我國煤電碳捕集技術(shù)已走在世界前列
我國的碳減排工作壓力巨大,任重道遠。我國有近40%-50%的二氧化碳排放來(lái)自于燃煤發(fā)電,即便到了2020年,非化石能源僅有望占一次能源消費比重的15%左右,而更大的份額仍然為傳統化石能源所占據。因此在電廠(chǎng)開(kāi)展二氧化碳捕集是我國最重要的碳減排技術(shù)路徑之一。 目前,電廠(chǎng)二氧化碳捕集技術(shù)路線(xiàn)主要有3種:燃燒前脫碳、燃燒后脫碳及富氧燃燒技術(shù)。其中,基于IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán))的燃燒前捕集技術(shù)可能是能耗最低的路線(xiàn),但我國沒(méi)有商業(yè)運行的IGCC電站,且超過(guò)6億千瓦的發(fā)電裝機是傳統燃煤電站。而燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù)是最適合傳統燃煤電站,最有可能在近期實(shí)現商業(yè)化示范的技術(shù)。因此,燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù)是我國近期降低單位GDP碳排放量的最佳及最有效手段之一。 中國華能集團公司于2008年7月16日在華能北京熱電廠(chǎng)建成投產(chǎn)了我國首座年回收能力3000噸的燃煤電廠(chǎng)煙氣二氧化碳捕集試驗示范系統,采用華能集團自主知識產(chǎn)權、由西安熱工研究院開(kāi)發(fā)的、處于國際領(lǐng)先水平的燃煤電廠(chǎng)煙氣二氧化碳捕集技術(shù)——從二氧化碳濃度為13%左右的煙氣中捕集出濃度超過(guò)99%的二氧化碳,再經(jīng)過(guò)精制系統,最終可生產(chǎn)出純度達到99.99%的二氧化碳產(chǎn)品,高于食品級的純度要求。 該系統投運一年來(lái),裝置運行穩定可靠,技術(shù)經(jīng)濟指標均達到設計值,二氧化碳回收率大于85%,日產(chǎn)最高達到9噸,已累計回收二氧化碳3500噸,并且全部進(jìn)行了再利用,具有較強的示范性。 在此基礎上,華能集團于2009年在上海石洞口第二電廠(chǎng)建設目前世界上規模最大的燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集工程,建成后每年可捕集10萬(wàn)噸高純度的二氧化碳,為傳統煤電技術(shù)可持續發(fā)展和有效降低單位GDP碳排放量探索了新途徑。 目前,華能集團還在抓緊建設并運轉“華能上海電氣溫室氣體減排研究中心”和“華能北京溫室氣體捕集與處理實(shí)驗室”,進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)和示范運行,形成具有自主知識產(chǎn)權的燃燒后煙氣二氧化碳捕集技術(shù),為我國的低碳經(jīng)濟發(fā)展和單位GDP的有效降低做出貢獻。 華能集團投資建設的我國首座IGCC示范電站——華能天津IGCC示范電站也在今年正式開(kāi)工,這是華能集團倡導的“綠色煤電”計劃第一階段的依托項目,爭取于2011年建成投產(chǎn),并以此為依托,建設綠色煤電實(shí)驗室,利用試驗裝置研究探討燃燒前二氧化碳捕集技術(shù)。同時(shí)加強同石油、地質(zhì)等行業(yè)的合作,共同推動(dòng)IGCC與CCS(碳捕集與封存)發(fā)電技術(shù)的工業(yè)規模示范進(jìn)程。
盡快開(kāi)展碳封存技術(shù)研究
碳封存是將二氧化碳捕集后重要的處理手段之一。近年來(lái),歐美國家致力于研究二氧化碳的地質(zhì)封存技術(shù),并將其視為未來(lái)實(shí)現大規模二氧化碳減排最重要的技術(shù)手段。對我國來(lái)說(shuō),在研究初期,可通過(guò)資源化利用大幅降低捕集二氧化碳的成本,既能有效促進(jìn)二氧化碳捕集技術(shù)的發(fā)展,又可實(shí)現資源循環(huán)優(yōu)化利用,降低單位GDP碳排放。 二氧化碳不僅可用于食品、化工等行業(yè),更可有效實(shí)現石油增產(chǎn),美國上世紀80年代就已示范并推廣了該技術(shù),使一些枯竭的油井獲得了長(cháng)期的穩定生產(chǎn)。通過(guò)捕集二氧化碳生產(chǎn)工業(yè)級二氧化碳,可替代目前化工行業(yè)通用的煅燒石灰石產(chǎn)生二氧化碳的傳統方法,既降低成本又節約能源,符合國家長(cháng)期產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。據我國上世紀90年代在江蘇油田、大港油田和遼河油田開(kāi)展的相關(guān)實(shí)驗研究表明,在我國枯竭的油井中,1噸二氧化碳能增產(chǎn)0.5-1噸的石油,每噸二氧化碳增加經(jīng)濟效益數千元,不僅具有巨大的經(jīng)濟價(jià)值,減少水的使用,也可以將二氧化碳永久封存在油井中。 國際能源署(IEA)和政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)研究均指出,在電廠(chǎng)進(jìn)行大規模二氧化碳捕集和封存是減緩氣候變化最重要的技術(shù)路線(xiàn)。歐盟、美國、日本和澳大利亞在開(kāi)展相關(guān)研究。美國和日本在上世紀末通過(guò)燃燒后捕集,并生產(chǎn)二氧化碳,生產(chǎn)的規模在1萬(wàn)-3萬(wàn)噸/年,主要在化工廠(chǎng)的自備電廠(chǎng)開(kāi)展;德國黑泵電廠(chǎng)2008年建成了3萬(wàn)千瓦富氧燃燒捕集,然后進(jìn)行地質(zhì)封存的項目,這也是世界唯一的完整的二氧化碳捕集和封存項目;挪威國家石油公司在上世紀90年代開(kāi)始將二氧化碳大規模封存在海底油田中,現封存二氧化碳已有幾百萬(wàn)噸;美國上世紀八十年代開(kāi)始利用二氧化碳增產(chǎn)石油,在美國北部,利用幾百公里的管道,將二氧化碳輸運到油田,通過(guò)二氧化碳增產(chǎn)技術(shù),使得枯竭的油井穩產(chǎn)了20年以上。
開(kāi)展二氧化碳捕集工作中遇到的問(wèn)題
有關(guān)專(zhuān)家指出,我國開(kāi)展二氧化碳捕集工作存在三方面問(wèn)題: 一是研發(fā)投入高。二氧化碳捕集技術(shù)在試驗系統的投資和運行過(guò)程都需要大量的投入,僅靠企業(yè)的投入很難支撐項目的運行,這就需要政府在研發(fā)上進(jìn)行支持,引導企業(yè)開(kāi)展該技術(shù)的發(fā)展。 二是資源化利用遇到的困難。運行的能耗高是二氧化碳捕集技術(shù)面臨的最大問(wèn)題,因此,捕集的二氧化碳進(jìn)行資源化利用,不僅能夠減排溫室氣體,增加該項目的可持續發(fā)展收益,還可以獲得部分收益,抵消部分減排溫室氣體的成本,促進(jìn)技術(shù)的成熟。但是一些地區的油氣田附近,一些企業(yè)通過(guò)直接開(kāi)采這些氣井獲取二氧化碳,在市場(chǎng)上進(jìn)行廉價(jià)銷(xiāo)售。還有一些化工企業(yè),通過(guò)燃燒石灰石等方法獲得二氧化碳,每年消耗數百萬(wàn)噸的石灰石。這些做法不僅與應對氣候變暖、減排溫室氣體背道而馳,還消耗了大量的資源和能源,堵住了燃煤電廠(chǎng)二氧化碳捕集技術(shù)資源化的道路,阻礙了該技術(shù)的開(kāi)展。 三是缺乏跨行業(yè)大型企業(yè)合作平臺。二氧化碳捕集與封存是不可分割的兩部分。大規模的二氧化碳用于增產(chǎn)石油和煤層氣開(kāi)發(fā),不僅能夠獲得資源化利用,還具有大規模封存的潛力,是公認的近中期二氧化碳最重要的封存方式,國外已經(jīng)在該領(lǐng)域開(kāi)展了多年的示范,獲得了良好的效果。我國電力企業(yè)華能集團已經(jīng)在該領(lǐng)域二氧化碳捕集方面走在世界前列,我國石油企業(yè)中的中石油、中石化在二氧化碳增產(chǎn)石油,中煤聯(lián)在二氧化碳開(kāi)采煤層氣等方面,都進(jìn)行了大量的研究和示范工作,但另一方面,這些企業(yè)間還未建立相互間的合作平臺。二氧化碳捕集與封存未能相互連接,這成為現在阻礙我國二氧化碳捕集與封存最重要的問(wèn)題。
亟待建立國家層面的碳捕集與封存規劃
針對二氧化碳的捕集、封存以及利用,有關(guān)專(zhuān)家建議政府從戰略布局考慮,著(zhù)眼未來(lái),支持該技術(shù)的發(fā)展,并提出4點(diǎn)建議: 一是,急需編制一個(gè)國家層面的二氧化碳捕集與封存規劃,由國家統一部署指導和集中該領(lǐng)域的研究。近年國內眾多機構開(kāi)始研究二氧化碳的捕集和封存技術(shù),由于缺乏國家統一部署,部分研究?jì)热葜貜、分散,而一些重要研究方向存在空白?BR> 二是,加大科研投入力度,盡快開(kāi)展幾個(gè)工業(yè)級規模的二氧化碳減排和封存或者利用的示范系統,建立研究平臺。一方面開(kāi)發(fā)自主的核心技術(shù),另一方面建立研究隊伍,并在此基礎上逐步開(kāi)展工業(yè)級示范,以全面掌握技術(shù),降低運行能耗和投資成本。如上海10萬(wàn)噸/年二氧化碳捕集裝置,以科研課題和能力建設方式進(jìn)行投入,建設成為我國國家級的試驗基地。 三是,由國家部委牽頭,為我國經(jīng)濟利用二氧化碳尋找出路,協(xié)調燃煤電站與石油企業(yè)合作,盡快開(kāi)展二氧化碳捕集與增產(chǎn)石油的示范,并為此提供相應的資金支持和配套優(yōu)惠政策。 四是,在應對氣候變化的大背景下,國家應出臺相關(guān)政策,關(guān)停從氣井開(kāi)采二氧化碳氣的氣田,為獲取二氧化碳而進(jìn)行石灰石煅燒等增加二氧化碳排放的企業(yè)或工藝,鼓勵采用化石燃燒過(guò)程中獲取二氧化碳的工藝,促進(jìn)我國二氧化碳資源化利用的開(kāi)展。 |