碳捕手”讓二氧化碳變好用 預(yù)計2030年CCUS減排需求為0.2億至4.08億噸

文章來源:人民日報海外版碳交易網(wǎng)2023-06-07 09:12

  大氣中的二氧化碳能不能捕捉起來進行再利用?這個曾經(jīng)的設(shè)想如今已成為現(xiàn)實。 本`文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

  6月2日,亞洲最大火電碳捕集利用與封存(CCUS)項目——國家能源集團江蘇泰州電廠項目正式投產(chǎn)。該項目每年可捕集50萬噸二氧化碳,所捕集到的這些二氧化碳,將廣泛應(yīng)用于工業(yè)、食品業(yè)等領(lǐng)域,真正實現(xiàn)資源再利用。 本`文@內(nèi)/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網(wǎng)-tan pai fang. com

  看不見、摸不著的二氧化碳如何捕集?這些“被捕”的二氧化碳,又如何來到下游進行再利用?記者前往泰州電廠進行了實地采訪。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  “捕碳”有必要 本`文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) t a npai fan g.com

  ——實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需推動各行業(yè)減排,捕捉、封存二氧化碳正是重要手段 本`文@內(nèi)-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網(wǎng) t an pa ifa ng . c om

  走進泰州電廠廠區(qū),三座高聳的作業(yè)塔映入眼簾。沿著綿長的藍、白色管道向前望去,4個巨大的銀色球型儲氣罐與之相連,源源不斷輸送著經(jīng)過壓縮的液態(tài)二氧化碳,等待通過運輸車裝載送往下游各地。 本`文-內(nèi).容.來.自:中`國^碳`排*放*交^易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

  “這是我們的捕集區(qū),占地面積約1650平方米,和已有的其他CCUS項目相比單位占地面積最小。”國家能源集團新能源技術(shù)研究院碳中和中心碳捕集研究室經(jīng)理楊陽介紹。

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  CCUS,又叫碳捕集利用與封存,是實現(xiàn)化石能源低碳利用的一項兜底技術(shù),即把生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳進行捕集提純,再投入新的生產(chǎn)過程進行再利用和封存。

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  “捕碳”,是為了降低碳排放。中國提出“雙碳”目標(biāo)以來,節(jié)能降碳已成為社會各行業(yè)共識。對于碳排放量較大的火電行業(yè)而言,既要保證煤電在能源供應(yīng)中的兜底作用,又要盡可能降低碳排放造成的環(huán)境影響。如何進一步實現(xiàn)減排,保證煤炭清潔高效利用?CCUS被視作關(guān)鍵的技術(shù)手段之一。 禸嫆@唻洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm

  “泰州電廠CCUS項目二氧化碳捕集率超90%,每年可以捕集消納50萬噸二氧化碳,產(chǎn)出干基二氧化碳純度超99%,既具備環(huán)保價值,也有商業(yè)示范意義。”國家能源集團江蘇泰州電廠碳資源開發(fā)專項辦公室主任龔海艇說。

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  二氧化碳看不見又摸不著,怎么“捕捉”?楊陽告訴記者,正是水洗塔、吸收塔、再生塔這三座塔器在下功夫。“火電廠燃燒后排放的是符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的煙氣,其中含有10%到15%的二氧化碳。我們正是以泰州電廠4號機組排放的煙氣為原料氣,進行二氧化碳捕集。”

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  從煙氣的路途看,煙氣首先會通過引風(fēng)機進入水洗塔,進行降溫的同時,還能除去其中的硫氧化物、氮氧化物、粉塵等雜質(zhì)。 內(nèi)/容/來/自:中-國/碳-排*放^交%易#網(wǎng)-tan p a i fang . com

  緊接著,這些氣體又來到吸收塔塔底。50多米高的吸收塔中,用于吸收二氧化碳的胺溶液從塔頂向下噴淋,進而與氣體充分發(fā)生反應(yīng)。此時,煙氣中超九成的二氧化碳將被胺溶液吸收,剩余氣體達到排放標(biāo)準(zhǔn),通過煙道回到主機煙囪排入大氣。

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  “吃”足了二氧化碳的胺溶液將進入第三個塔——再生塔。在這里,吸收了二氧化碳的胺溶液經(jīng)過系列化學(xué)反應(yīng),分解成純度超99%的二氧化碳和貧胺液,而后“兵分兩路”,前者通過不銹鋼管道輸送至壓縮、干燥、液化系統(tǒng),將高純二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)為高壓二氧化碳液體,最終送入球型儲罐中;后者則回到吸收塔塔頂,等待進行下一輪作業(yè)。

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  “煙氣在塔中的停留時間很短,全程不到兩分鐘時間。換句話說,不到兩分鐘,我們就能把煙氣中的二氧化碳‘捕捉’起來,等待后續(xù)利用、封存。”楊陽說。 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

  “用碳”不簡單

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  ——對接下游用戶,讓捕集到的二氧化碳充分發(fā)揮商用價值 本@文$內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

  二氧化碳“被捕捉”后將如何利用?

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  業(yè)內(nèi)人士介紹,目前二氧化碳應(yīng)用主要包括幾大領(lǐng)域:一是注入油藏中進行驅(qū)油,提高油田采收率,進而生產(chǎn)更多原油;二是化工利用,比如制造尿素、二氧化硅、碳酸鋇等無機化工產(chǎn)品以及水楊酸、甲醇、乙醇等有機化工產(chǎn)品。此外,二氧化碳還可應(yīng)用于食品領(lǐng)域。汽水飲料中的大量氣泡,就是食品級的二氧化碳。

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  實際上,此前國內(nèi)已有部分CCUS項目落地,但如何實現(xiàn)盈利,始終是困擾行業(yè)的普遍難題。中國石油規(guī)劃總院油氣田地面工程規(guī)劃研究所副所長王念榕告訴本報記者,中國的CCUS項目仍處于商業(yè)化發(fā)展的初期階段,CCUS商業(yè)應(yīng)用效益相對較低,主要是由于部分CCUS項目技術(shù)和商業(yè)模式成熟度不高。“當(dāng)前低濃度的煙道氣二氧化碳捕集成本多在每噸400元以上,百公里二氧化碳運輸成本在每噸35元以上,二氧化碳注入地層成本每噸約20元,綜合成本明顯超過二氧化碳驅(qū)油產(chǎn)生的效益。”王念榕說。

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  破解CCUS項目發(fā)展瓶頸,實現(xiàn)二氧化碳商業(yè)化利用并確保盈利很關(guān)鍵。如今,泰州電廠CCUS項目已做出有效嘗試。“目前泰州電廠CCUS項目捕集到的二氧化碳主要應(yīng)用于工業(yè)和食品業(yè)等領(lǐng)域。我們有4個球型二氧化碳儲罐,其中2個儲存的是工業(yè)級二氧化碳,另外2個儲存食品級二氧化碳。”龔海艇透露,在項目設(shè)計初期,團隊就已同步在長三角地區(qū)開展了大量市場調(diào)研,鎖定了焊接制造、食品級干冰、高新機械清洗等方面用戶。

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  “我們電廠附近不僅有油田,還有部分制船企業(yè),他們對二氧化碳都有較大需求,這意味著項目存在穩(wěn)定的客戶。”龔海艇說,“從目前市場反饋來看,食品級干冰、冷鏈運輸市場發(fā)展空間較大,客戶對我們產(chǎn)出的二氧化碳品質(zhì)反饋也很好。正是有了充分的市場調(diào)研,確保所捕集二氧化碳具備商用價值,我們的項目能夠保證捕集二氧化碳的100%消納,即每年50萬噸的足額消納,具備穩(wěn)定盈利能力,也為煤電CCUS項目長期可持續(xù)運營提供了樣本。”

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  有市場,還得有“好價”。龔海艇告訴記者,通過技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化工藝路線、合理設(shè)備布局等手段,該項目投資成本控制在相對較低水平,二氧化碳單位生產(chǎn)成本也較為理想,保證了該項目的可持續(xù)運營。

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  技術(shù)革新強

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  ——加強科技攻關(guān),實現(xiàn)CCUS項目大規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展 本/文-內(nèi)/容/來/自:中-國-碳-排-放-網(wǎng)-tan pai fang . com

  CCUS項目是個新事物,既要保證產(chǎn)出大量高純度的二氧化碳以供市場,也要降低成本。這背后的關(guān)鍵,還得靠技術(shù)革新。

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  以泰州電廠為例,為了確保項目綜合性能,降低設(shè)備損耗,項目團隊自主研發(fā)了新型低能耗、高容量、高穩(wěn)定性三元復(fù)配吸收劑,再生熱耗較傳統(tǒng)吸收劑下降超35%。

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  “雖然我們此前已有每年捕集15萬噸二氧化碳的CCUS項目經(jīng)驗,但從15萬噸到50萬噸并非簡單的數(shù)量疊加,而要在技術(shù)上進行革新創(chuàng)造。”國家能源集團新能源技術(shù)研究院碳中和中心主任徐冬說,“吸收劑是CCUS項目技術(shù)工藝的‘心臟’,確定了吸收劑的指標(biāo)和方案,才能進行后續(xù)的設(shè)備選型等工作。光是為了調(diào)整吸收劑配比方案,我們就做了超千次實驗,才找到最優(yōu)解。”

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  采用循環(huán)水直流供水冷卻系統(tǒng),減少投資并降低捕集每噸二氧化碳電耗約6千瓦時;選用變頻可調(diào)離心式引風(fēng)機,經(jīng)濟調(diào)節(jié)負(fù)荷范圍可達60%到100%;使用的新型材質(zhì)板式換熱器,可保障設(shè)備檢修時間縮短二三天……一項項技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用,不僅成為泰州電廠CCUS項目可持續(xù)運營的堅強保障,也為國內(nèi)CCUS推廣應(yīng)用提供了參照。

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  業(yè)內(nèi)人士分析,在“雙碳”目標(biāo)指引下,中國CCUS行業(yè)具備廣闊的發(fā)展空間。《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出,“推進規(guī)?;疾都门c封存技術(shù)研發(fā)、示范和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”?!吨袊趸疾都门c封存(CCUS)年度報告(2021)》預(yù)計,2030年CCUS減排需求為0.2億至4.08億噸,到2050年CCUS產(chǎn)值有望實現(xiàn)3300億元以上。

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  “煤炭、煤電作為能源供應(yīng)‘壓艙石’的兜底保障作用依舊突出,CCUS是煤炭產(chǎn)業(yè)低碳化利用的經(jīng)濟可行選擇,也是保障電力系統(tǒng)靈活性的重要技術(shù)手段。未來,應(yīng)繼續(xù)加大技術(shù)攻關(guān),推進CCUS商業(yè)化利用,推動建立完善的碳資產(chǎn)交易體系,進而為國內(nèi)CCUS推廣應(yīng)用提供更友好的發(fā)展空間,為實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供堅強技術(shù)保障。”王念榕說。 本+文內(nèi).容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網(wǎng) ta np ai fan g.com

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