“碳捕手”為促進(jìn)綠色發(fā)展保駕護(hù)航

編者按 綠色發(fā)展是新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)在要求，也是高質(zhì)量發(fā)展的底色。推進(jìn)綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)，離不開(kāi)CCUS（碳捕集、利用與封存）等技術(shù)的突破與應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)一些企業(yè)特別是國(guó)有大型企業(yè)抓住綠色發(fā)展機(jī)遇，將二氧化碳從工業(yè)生產(chǎn)、能源利用或大氣中分離出來(lái)，加以利用或注入地層封存，以實(shí)現(xiàn)永久減排。在此過(guò)程中，催生了一些新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，本組稿件對(duì)此進(jìn)行報(bào)道，敬請(qǐng)垂注。

“捕捉”二氧化碳的化肥廠

——探訪我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 劉津農(nóng) 周懌

5月15日，記者走進(jìn)位于山東淄博的齊魯石化第二化肥廠，看到一套高達(dá)30米、管道回旋曲折錯(cuò)綜復(fù)雜的矩形銀色裝置在陽(yáng)光下熠熠生輝，令人震撼。一旁的罐區(qū)里，矗立著兩個(gè)25米高、儲(chǔ)量4000立方米的球罐。“這里就是我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS（碳捕集、利用與封存）項(xiàng)目的核心‘廠房’，也齊魯石化——勝利油田CCUS項(xiàng)目的起點(diǎn)。”指著正在運(yùn)行的高大“廠房”，齊魯石化第二化肥廠黨委書(shū)記高鵬介紹說(shuō)。

該化肥廠始建于1974年，經(jīng)過(guò)40多年的建設(shè)和發(fā)展，目前已成為擁有5套大型裝置的綜合石化企業(yè)，主要產(chǎn)品為氣化氫氣、丁醇、辛醇、液態(tài)二氧化碳等產(chǎn)品。

“這里捕集的二氧化碳就是我廠正常生產(chǎn)產(chǎn)生的尾氣，經(jīng)過(guò)冷卻和壓縮，其回收提純后的液態(tài)純度達(dá)到99%以上，然后運(yùn)輸至勝利油田利用、封存。”高鵬說(shuō)。

“我們的CCUS項(xiàng)目2021年7月5日開(kāi)工建設(shè)，一開(kāi)工就加速推進(jìn)。業(yè)主方、施工方、監(jiān)理方等協(xié)同作戰(zhàn)，克服疫情和冬季施工困難的雙重影響，在確保安全和質(zhì)量的前提下，打破常規(guī)，采用兩班倒模式晝夜不停，全力推進(jìn)施工作業(yè)……”回憶起當(dāng)時(shí)的情景，齊魯石化第二化肥廠黨委副書(shū)記鄭關(guān)峰仍然有些激動(dòng)地說(shuō)，兩個(gè)“巨無(wú)霸”球罐屬于深冷工藝，每個(gè)罐體都是由62塊球皮焊接而成，球皮鋼板厚度達(dá)49毫米，立縫、環(huán)縫總長(zhǎng)度約660米，焊接時(shí)需要近30名焊工同時(shí)作業(yè)。為了確保施工進(jìn)度，一次焊接合格率必須達(dá)到98%以上。

經(jīng)過(guò)趕工，2022年1月29日，項(xiàng)目建成中交。當(dāng)年4月3日，項(xiàng)目一次開(kāi)車(chē)成功并產(chǎn)出合格產(chǎn)品，捕集提純后的液態(tài)二氧化碳被汽車(chē)運(yùn)輸至勝利油田，注入地下驅(qū)油封存。

“項(xiàng)目投產(chǎn)后每年可減排二氧化碳100萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)近900萬(wàn)棵、近60萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)一年，預(yù)計(jì)未來(lái)15年可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)原油296.5萬(wàn)噸。”高鵬說(shuō)，這是目前國(guó)內(nèi)最大的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘睾蜆?biāo)桿工程，對(duì)我國(guó)CCUS規(guī)?；l(fā)展具有重大示范效應(yīng)，對(duì)搭建“人工碳循環(huán)”模式、提升我國(guó)碳減排能力具有重要意義。

“裝置投產(chǎn)以后，為保障其安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，我廠通過(guò)勞模工作室、小指標(biāo)勞動(dòng)競(jìng)賽等進(jìn)行了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。”鄭關(guān)峰介紹說(shuō)，起初，二氧化碳?jí)嚎s機(jī)防喘振系統(tǒng)存在運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題，在與幾家業(yè)內(nèi)公司合作優(yōu)化后，我們將防喘振閥盡可能關(guān)小，確保更佳節(jié)能的效果；針對(duì)二氧化碳?jí)嚎s機(jī)使用二氧化碳原料用于干氣密封導(dǎo)致過(guò)濾器頻繁堵塞問(wèn)題，我們從液化提純系統(tǒng)引入一股純凈的二氧化碳作為干氣密封氣，替代氮?dú)猓档土说獨(dú)庀?hellip;…

“經(jīng)過(guò)一系列的設(shè)備改造和工藝流程優(yōu)化，自2023年以來(lái)，這套裝置運(yùn)行越來(lái)越好，碳捕集質(zhì)量和效益不斷提升，贏得了業(yè)內(nèi)同行的一致贊譽(yù)。”高鵬說(shuō)，項(xiàng)目建成后，先后共有上千人次國(guó)內(nèi)外官員、企業(yè)負(fù)責(zé)人、業(yè)內(nèi)專(zhuān)家等前來(lái)參觀學(xué)習(xí)。

勝利油田CCUS項(xiàng)目——

實(shí)現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 周懌 劉津農(nóng)

 

圖為勝利油田萊113區(qū)塊注入站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 劉彤 攝

5月16日，為了完整了解我國(guó)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目二氧化碳運(yùn)輸、使用和封存情況，記者來(lái)到勝利油田萊113區(qū)塊，看到整潔的柏油路、有序的綠化設(shè)施，兩個(gè)五六米高、橫置于地上的白色儲(chǔ)罐引人矚目。

“這是我們CCUS項(xiàng)目專(zhuān)用的儲(chǔ)氣罐，可儲(chǔ)存100噸的二氧化碳。”勝利油田注氣技術(shù)服務(wù)中心二氧化碳項(xiàng)目部二氧化碳1站站長(zhǎng)范少偉表示，CCUS可以實(shí)現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏，是化石能源低碳高效開(kāi)發(fā)的先進(jìn)技術(shù)。“截至目前，我們?nèi)R113區(qū)塊已注入二氧化碳4.6萬(wàn)余噸，受效油井增產(chǎn)30%，對(duì)應(yīng)油井實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)能增加、含水下降、產(chǎn)量提高，并確保了安全綠色生產(chǎn)。”

“我們利用運(yùn)輸過(guò)來(lái)的二氧化碳，實(shí)現(xiàn)對(duì)地層深處原油的開(kāi)采。這種技術(shù)屬于三次采油的范疇，具有驅(qū)油效率高、采油成本低、封存率高等特點(diǎn)。”勝利油田勘探開(kāi)發(fā)研究院油田CCUS油藏開(kāi)發(fā)高級(jí)專(zhuān)家張傳寶介紹說(shuō)。據(jù)了解，包括萊113區(qū)塊在內(nèi)，勝利油田已在13個(gè)區(qū)塊應(yīng)用CCUS技術(shù)，累計(jì)注入封存二氧化碳100余萬(wàn)噸，平均單井產(chǎn)量提升36.8%。

這些成績(jī)的取得離不開(kāi)勝利油田科學(xué)技術(shù)人員一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)突破和科技創(chuàng)新。

2023年7月11日，我國(guó)首條百萬(wàn)噸輸送規(guī)模、百公里輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——齊魯石化——勝利油田百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目二氧化碳輸送管道投運(yùn)。

據(jù)勝利油田勘探開(kāi)發(fā)研究院氣驅(qū)試驗(yàn)室黨支部書(shū)記張東介紹，與油品管道相比，二氧化碳輸送管道設(shè)計(jì)施工、安全運(yùn)輸難度更高。這項(xiàng)工程首先必須解決二氧化碳相態(tài)控制難題。為此，科技人員經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，成功攻克多項(xiàng)核心技術(shù)，研發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)低溫液相二氧化碳管輸離心增壓泵、高效二氧化碳密相常溫高壓往復(fù)注入泵兩個(gè)關(guān)鍵裝備。這條二氧化碳輸送管道設(shè)計(jì)壓力達(dá)12兆帕，相當(dāng)于指甲蓋大小的面積承受了120公斤重量。

注采井筒中二氧化碳遇水以后生成碳酸具有腐蝕性。工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，采用耐腐蝕不銹鋼材料作為關(guān)鍵部件，并在井筒里添加緩釋劑。據(jù)介紹，添加前的腐蝕速率一年達(dá)到一兩毫米，加緩釋劑后降至0.03毫米，有效防止了二氧化碳對(duì)注采管柱的腐蝕。

在實(shí)際利用二氧化碳過(guò)程中，勝利油田還攻克了管道數(shù)字孿生技術(shù)、地質(zhì)條件極其復(fù)雜以及產(chǎn)出液中二氧化碳回收利用等多項(xiàng)難題，并加強(qiáng)了對(duì)地表、土壤、大氣和水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，制定了各種應(yīng)急預(yù)案，確保安全生產(chǎn)、萬(wàn)無(wú)一失。

勝利油田CCUS項(xiàng)目部油藏工程主管王杰表示，通過(guò)利用CCUS技術(shù)，大幅度提高了原油產(chǎn)量，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，保障了國(guó)家能源安全；同時(shí)封存了大量的二氧化碳，獲得了巨大的社會(huì)環(huán)境效益。齊魯石化——勝利油田百萬(wàn)噸級(jí)CCUS示范項(xiàng)目15年預(yù)計(jì)可封存二氧化碳上千萬(wàn)噸，增產(chǎn)石油300萬(wàn)噸。

目前，勝利油田正在研究推進(jìn)低濃度二氧化碳捕集項(xiàng)目。“勝利發(fā)電廠百萬(wàn)噸CCUS工程”作為油田第2個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目正在進(jìn)行可行性論證，該油田以綠色化為標(biāo)志的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展大有可為。

覆蓋燃煤燃?xì)獍l(fā)電、水泥、化工等諸多場(chǎng)景

碳捕集商業(yè)化應(yīng)用未來(lái)可期

工人日?qǐng)?bào)-中工網(wǎng)記者 李國(guó)

“這是公司自主研發(fā)的二氧化碳捕集裝置，每年捕集二氧化碳1萬(wàn)噸，它可以將工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集下來(lái)，然后進(jìn)行封存或加以利用。”5月31日，位于重慶合川的雙槐電廠負(fù)責(zé)人指著高聳的鋼鐵管柱對(duì)記者說(shuō)，這套裝置是遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保在國(guó)內(nèi)建立的首個(gè)萬(wàn)噸級(jí)燃煤、燃?xì)庠囼?yàn)平臺(tái)，解決了行業(yè)內(nèi)常規(guī)技術(shù)煙氣碳捕集過(guò)程熱耗高、吸收劑損耗大等難題。

“企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)這套裝置可以使二氧化碳排放量減少90%以上，捕集處理得到的液態(tài)二氧化碳純度達(dá)99.9%，是名副其實(shí)的‘碳捕快’。”該負(fù)責(zé)人說(shuō)，捕集后的二氧化碳可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工、石油開(kāi)采等領(lǐng)域，也可以用于制作氣肥，提升植物的光合作用，以提高農(nóng)作物產(chǎn)量等。

“在很多人的想象中，石油在地下就像一條河流或者一片湖泊，其實(shí)大部分石油都藏在巖石的孔隙和縫隙中。要想把石油開(kāi)采出來(lái)，一般需要靠水來(lái)驅(qū)動(dòng)。而一些低滲、特低滲的油藏，巖石像鐵板一塊，水根本沒(méi)有辦法進(jìn)入。”業(yè)內(nèi)專(zhuān)家介紹說(shuō)，利用二氧化碳驅(qū)油、同時(shí)對(duì)它進(jìn)行封存，在我國(guó)已是較為成熟的技術(shù)。

據(jù)了解，我國(guó)CCUS項(xiàng)目已覆蓋燃煤電廠、燃?xì)怆姀S、水泥窯、化工廠、天然氣處理等場(chǎng)景。其中規(guī)模最大的碳捕集項(xiàng)目位于新疆，每年可封存二氧化碳300萬(wàn)噸，是一個(gè)巨無(wú)霸級(jí)的CCUS項(xiàng)目。中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)我國(guó)海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力進(jìn)行了初步評(píng)估，證實(shí)我國(guó)海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力巨大，預(yù)測(cè)盆地級(jí)封存潛力達(dá)2.58萬(wàn)億噸。

CCUS技術(shù)在減排的同時(shí)還具有良好的社會(huì)效益。油氣行業(yè)氣候倡議組織最新研究表明，到2050年，部署CCUS可以累計(jì)創(chuàng)造400萬(wàn)個(gè)到1200萬(wàn)個(gè)工作崗位。加之我國(guó)是世界上最大的煤電、鋼鐵和水泥生產(chǎn)國(guó)，利用CCUS技術(shù)可避免碳約束下大量基礎(chǔ)設(shè)施提前退役而產(chǎn)生高額的擱淺成本。據(jù)估算，我國(guó)煤電擱淺資產(chǎn)規(guī)?？赡芨哌_(dá)3.08萬(wàn)億元至7.2萬(wàn)億元。

各界對(duì)CCUS未來(lái)發(fā)展前景寄予厚望，紛紛建言獻(xiàn)策。重慶工商大學(xué)成渝經(jīng)濟(jì)圈協(xié)同發(fā)展中心研究員莫遠(yuǎn)明認(rèn)為，應(yīng)從國(guó)家層面完善法律法規(guī)體系，制定CCUS行業(yè)規(guī)范、制度法規(guī)框架體系以及科學(xué)合理的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管、終止標(biāo)準(zhǔn)體系。

當(dāng)前，我國(guó)政府和眾多企業(yè)正在協(xié)力加速CCUS商業(yè)化應(yīng)用步伐，但行業(yè)還需克服成本難題。“對(duì)一些民營(yíng)企業(yè)來(lái)說(shuō)，以現(xiàn)在的技術(shù)條件，想要持續(xù)進(jìn)行二氧化碳捕集成本較高。雖然企業(yè)賣(mài)碳配額可以有些收入，但難以達(dá)到收支平衡。”有業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示，目前，CCUS噸碳成本從105元至600元不等，加上運(yùn)輸、封存和利用，綜合處理成本更高。相較之下，碳市場(chǎng)配額價(jià)格在70元/噸左右，CCUS成本有待進(jìn)一步下降。

對(duì)此，專(zhuān)家建議，應(yīng)探索制定適合我國(guó)的面向碳中和目標(biāo)的CCUS稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼激勵(lì)政策，同時(shí)探索政府與市場(chǎng)有機(jī)結(jié)合的CCUS商業(yè)化投融資機(jī)制。將CCUS納入產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展目錄，積極利用綠色金融、氣候債券、低碳基金等多種方式支持CCUS項(xiàng)目示范創(chuàng)新。