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廣東碳捕集利用先行一步

發稿時間: 2019-12-10 來源: 中國環境報 【 字體:

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2019年聯合國氣候變化大會近日在西班牙首都馬德里召開, 2020年將是各國根據《巴黎協定》強化落實其“國家自主貢獻”承諾的最后期限。我國則積極應對氣候變化工作,各地有很多探索和實踐。如碳捕集利用(CCUS)是人類應對氣候變化的一項重要減排技術,但應用推廣并不十分順利,廣東為此建立開放性的技術測試平臺,為商業化應用積累成功經驗。

不久前,亞洲首個多技術開放國際碳捕集技術測試平臺——廣東省碳捕集測試項目在華潤電力下屬海豐電廠正式投入運行。這也是我國華南地區首個燃煤電廠碳捕集和利用(CCUS)示范項目。

據測算,項目運行后,每年可捕集二氧化碳(CO2)約兩萬噸,經提純后可滿足食品加工和工業化利用需要,并將用于國內首個CO2離岸封存的安全和泄漏監測研究項目;同時,還可實現多種胺溶液的靈活替換使用,為多種碳捕集技術供應商提供公平測試其產品性能的技術服務。

為了揭開項目的神秘面紗,記者近日走訪了海豐電廠,就項目的技術、運行等情況進行深入采訪。

碳捕集:一項新興且經濟可行的CO2減排技術

煤電行業碳減排迫切性強

什么是碳捕集和利用(CCUS)?通俗來說,是將生產過程中產生的CO2收集起來,并用各種方法儲存、利用,以避免其排放到大氣中。作為新興的CO2減排技術,這項技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經濟、可行的方法。

根據2017年國際能源署(IEA)的模擬分析,如果將減排目標設定為在2060年將全球氣溫升高限制在2℃內,并減排超過2/3的溫室氣體,那么CCUS技術預計將貢獻14%的CO2減排量。

“作為現有燃煤電廠減排CO2的唯一手段,CCUS技術對中國等以煤炭為主導能源結構的國家具有特殊意義,國內煤電行業配套CCUS的重要性和迫切性日益增強?!憊愣疾都際踔行腦擻薌嗬璩硎?,廣東省在創建國家低碳示范省的過程中,也在積極推動CCUS技術研發與產業化。此次建設的廣東省碳捕集測試平臺,由中英(廣東)CCUS中心、中國能源建設集團廣東省電力設計院、英國愛丁堡大學與華潤電力集團共同參與,成為繼美國、挪威之后,世界第三個擁有這一技術的國際性測試平臺,可吸引各國科學家來進行多種碳捕集技術的測試與對比,以尋求最佳的降低捕集成本與能耗的技術方案及材料設備。

兼容多種碳捕集技術

從眾多技術中挑選最合適電廠的碳捕集技術

記者在華潤海豐電廠看到,中心包括測試平臺區(預處理單元、碳捕集單元、壓縮純化單元和CO2儲存單元)、化學實驗室以及技術與國際交流中心。中心一期工程建設兩套并行的碳捕集裝置:一套兼容的胺溶液化學工藝捕集單元,一套兼容的膜分離物理工藝捕集單元。

黎朝介紹說,一期碳捕集技術中心項目從2014年開始進行技術篩選,從14項碳捕集技術中初步篩選出5項技術,包括物理吸附、化學吸收和膜分離法。經過第二輪篩選,最終才確定選擇胺液吸收和膜分離碳捕集技術為平臺第一批測試的技術。

所謂胺法碳捕集工藝,主要原理是將預處理系統的煙氣導入吸收塔,與貧胺液逆流接觸后煙氣中90%的CO2被捕集;通過解吸塔,得到99%純度的CO2氣體。解吸讓富集CO2的胺液變成貧胺液,可以返送回吸收塔循環再使用。

而膜分離法主要依靠膜對煙氣中氣體分子的選擇性和滲透率的不同來分離、提純CO2,壓力差是膜分離的驅動力。由于膜分離法裝置布置緊湊,??榛滄?,使捕集系統能夠便于進行未來改造,且占地少。碳捕集過程完全由電驅動,不涉及化學反應,對環境更友好。這一項目是國內最大CO2捕集規模的膜法捕集裝置,也是世界首套應用的三級膜分離法碳捕集技術。

“從煙氣中捕集出來的CO2,送入下游的壓縮純化裝置,產出食品級或工業級的液體CO2,然后經管道傳輸至CO2儲罐內待售或進一步碳利用研究?!崩璩嫠嘸欽?,一期設計CO2捕集能力共計兩萬噸/年。一期項目旨在測試并挑選出最合適電廠的碳捕集技術,為后續的項目二期(華潤海豐電廠百萬噸級CCUS示范項目)和未來其他的大型碳捕集與封存示范項目提供支持。

“平臺預留測試接口和測試場地,可用于未來進行其他創新型碳捕集技術(如物理吸附技術等)的測試?!崩璩?。

為碳捕集工作尋找最佳方案

項目不以最大化盈利為目標,而為實現測試數據最大化分享和CCUS人才培養

“煤炭消費量持續穩健情況下,為了實現氣候行動目標,就必須使用碳捕捉、封存與利用這一新興技術?!被蟮緦7岬緋Ъ際躒嗽敝S罘娼檣芩?,項目不以盈利最大化作為商業目標,而是公開引進新型碳捕集技術與合作單位進行測試與示范工作,尋求降低碳捕集項目成本與技術風險的最佳方案,以推動CCUS商業化進程。

“CCUS雖然被公認為是緩解溫室效應的重要技術,但應用推廣并不順利。其中,CCUS示范項目的成本相對較高,是阻礙其發展的主要原因?!崩璩硎?,目前CCUS示范工程投資額都在數億元人民幣規模,而且在現有技術條件下,引入碳捕集后捕集每噸CO2將額外增加140元~600元的運行成本?!拔頤悄殼暗南钅炕臼槍嫘災?,很難盈利?!彼硎?。

有待提升的CCUS技術水平,則是制約其發展的又一障礙。在我國,CCUS試驗示范還處于起步階段,缺乏大規模、全流程示范經驗,特別是在現有CCUS技術條件下,企業部署CCUS將使一次能耗增加10%~20%,效率損失大。

解決這些問題也是華潤電力海豐電廠開展CCUS示范工程的目的所在?!爸行母涸鴯疾都襖眉際鹺禿獻韉ノ喚屑際醪饈雜朧痙?、測試數據和知識產權管理、技術中心推廣、運營資金籌備以及測試成果發布等工作?!敝S罘姹硎?,項目作為開放的平臺,將為成熟技術尋找成本下降的解決方案,促進創新技術的放大,爭取融資和政策支持,為碳捕集技術在亞洲地區未來的應用奠定基礎,最終將為新的CCUS技術尋找商業投資者和融資解決方案。

據介紹,測試平臺未來將持續對廣東省乃至全國低碳產業鏈進行研究,尋找有合作可能的企業、高校及機構等,定期召開CCUS相關專題研討會,邀請相關上下游企業代表及專家,討論項目發展潛在機會和計劃。同時,完成從省級到國家級工程實驗室的申請,讓碳捕集技術中心成為一個高質量和代表性的產學研項目,打造廣東省乃至全國的CCUS產業鏈,整合產學研資源推動技術示范。

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