二氧化碳捕集及封存应用现状

王小悦 李伟峰 王嘉瑞

（1华电电力科学研究院 浙江杭州 310030 2杭州华电工程设备监理有限公司 浙江杭州 310030）

1 前言

国际能源署（IEA）的初步数据显示，2014年来自能源发电的全球二氧化碳排放量为323×108t碳。其中来自煤炭燃烧的CO2占排放总量的43%，其次分别为石油、天然气、水泥和燃气燃烧。在低碳未来中，二氧化碳捕集与封存（CCS）很有潜力成为二氧化碳减排中有竞争力的技术。

截止2012年中国CO2历史累计排放量已居世界第三位，仅次于美国和欧盟。2013年中国的CO2排放总量正在超越欧美的总和。全球碳计划组织的数据显示，中国总排放量占到全球的29%，美国为15%，欧盟为10%。中国人均碳排放量首次超过了欧盟。而中国碳排放量的激增源自中国的工厂和发电厂。2011年～2013年，中国火电、水电、核电和风电的装机增幅分别为9.2%、13.7%、16.2%和46.4%，虽然火电装机增幅最小，但电力结构中火电装机比重仍然达到72%。因此我国CCS示范项目主要集中在电力领域。

2 CCS 项目开展现状

目前世界上正在运营的大型CCS项目每年能阻止2500×104t二氧化碳排放到大气中。截止2013年，全球捕集与封存研究院2013年已经确立65个此类项目。正在运营的项目从2012年的8个增加到12个。在建的大型项目有8个。中国目前有12个，与2010年的5个相比，在数量上仅次于美国（20个项目）。说明中国对影响CCS的未来成功举足轻重。

由于发电行业CO2来源稳定且排放量集中，是我国目前CCS示范的主要领域。2008年至2010年相继投运了年捕获能力为3000 t、10×104t和1×104t的华能北京热电厂CO2捕集示范工程、华能上海石洞口第二热电厂CO2捕集项目及中电投重庆合川双槐电厂CO2捕集项目。

在二氧化碳燃烧前捕集方面，西安热工院和华能清洁能源研究院正在开发IGCC系统优化和模块化设计技术；掌握基于IGCC燃烧前二氧化碳捕集和封存关键技术；研发适合燃烧前捕集的二氧化碳吸收剂等。富氧燃烧方面，上海锅炉厂和澳大利亚莫纳什大学合作开展的富氧燃烧中试项目研究进展，项目建设了规模为3MW的富氧燃烧发电厂。浙江大学、清华大学则在燃烧后捕集技术研究方面取得的进展，包括进一步发展氨水氨法燃烧后捕集技术，开发出有效抑制氨挥发的调节剂，仿真模拟氨法燃烧后捕集技术中的溶剂再生过程，开发氨法联合吸收CO2和SO2的模型；推进中空纤维膜接触器CO2分离技术等。

二氧化碳地址储存是从化石燃料（煤、石油、天然气等）和一些工业过程（如水泥生产）捕获碳并将碳永久地储存在地下。油田、气田、含盐层、不可开采的煤层和盐水冲注的玄武岩地层被认为是二氧化碳的封存场址。其中，地质结构目前被认为是最有前途的封存场址。由中联煤层气公司和澳大利亚科学与工业研究组织出资并实施的中澳二氧化碳增产煤层气合作研究项目位于鄂尔多斯盆地东缘的山西省柳林县。2011年9月开始注入CO2，2012年3月注入完成，注入井于2012年9月开始重新投入生产。煤层气产出速率在CO2注入后得到改善。

3 CCS 面临的问题及挑战

3.1 技术发展方面

工业应用领域先进项目极度缺乏，只有两个钢铁项目处于开发规划阶段，没有水泥厂项目。因此在除电力行业以外的其他行业鼓励发展碳捕集师范和CCS技术发展仍需要做很多工作。在其他行业成功的示范CCS对于取得有价值的设计、建设和运营经验都非常必要。对于不同地点和不同设置下，在新应用中成功示范CCS技术不仅可以得到的大量技术方面经验，对于降低成本和增强投资者信心也非常重要。

3.2 商业化运作方面

尽管进入运营和建设阶段的CCS项目近些年取得稳定进展，但发展势头过于缓慢，无法支持广泛的商业化推广所需的动力以支持气候变化风险缓解方案。为了让CCS技术充分发挥缓解气候变化的潜力，大型项目的数量应大幅增加，也可持续进行强有力的全球协调研发工作降低成本，并对运输和封存基础设施提供前期支持，减少新项目进入市场的时间。

3.3 政策方面

在过去5年内，对于CCS的公共政策没能达到CCS示范项目在减缓预计的全球温度上升方面能够发挥其全部作用所需的广度和深度。减排政策的各种不确定大大阻碍了CCS技术的发展，迫切需要制定周全的政策。目前，我国CCS技术在管理政策机制、相关法律法规方面均不完善，且没有专门的管理部门进行监管。且目前大多数CCS示范项目都由政府牵头并提供资金支持，说明公众对发展CCS技术开展节能减排的认知度不高。

4 结语

从全球角度来讲，目前清洁煤和碳捕集、利用及封存尚未步入正轨，各国均认同CO2对全球变暖的作用，并且相信在未来几十年电力和工业领域大幅度应用CCS技术一定能实现低碳能源未来的最低成本化愿望，但目前对该技术的应用甚少，CCS技术推广的关键不是技术层面的问题，而是缺乏公众和政府政策的支持，并且短期内该现状不容乐观。根据我国国情及目前煤炭为主的能源结构，积极应对气候变化完成CO2减排目标，CCS技术必不可少。我们应针对CCS技术积极采取有效措施，解决现有问题把握发展机遇。