二氧化碳是空氣中常見(jiàn)的化合物,在常溫下是一種無(wú)色無(wú)味氣體,正是它導(dǎo)致氣候變化,引發(fā)嚴(yán)重的干旱、洪澇和颶風(fēng)。而它的主要排放源來(lái)自大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等。9月21日,國(guó)內(nèi)五大發(fā)電企業(yè)之一———大唐集團(tuán)與法國(guó)阿爾斯通正式簽署諒解備忘錄,結(jié)成長(zhǎng)期戰(zhàn)略伙伴并攜手在華開(kāi)發(fā)二氧化碳捕集與封存(C C S)示范項(xiàng)目。不過(guò),也有人懷疑這種技術(shù)的安全性。
阿爾斯通提供三種碳捕集技術(shù)
根據(jù)諒解備忘錄規(guī)定,阿爾斯通將與大唐共同合作開(kāi)發(fā)兩座燃煤電廠C C S示范項(xiàng)目,分別位于我國(guó)的兩大油田地區(qū):黑龍江大慶油田及山東東營(yíng)勝利油田。阿爾斯通提供三種碳捕集技術(shù),分別是:富氧燃燒技術(shù)、冷卻氨技術(shù)以及高級(jí)胺技術(shù)。兩座電廠均計(jì)劃于2015年投入運(yùn)行。建成后,兩個(gè)C C S示范項(xiàng)目年二氧化碳捕集量均能夠達(dá)到100萬(wàn)噸以上。
據(jù)悉,“捕集碳”并不難。通過(guò)設(shè)備使二氧化碳和胺類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),二者在低溫情況下結(jié)合,在高溫中分離。這樣,可以使電廠產(chǎn)生的廢氣在排放前通過(guò)胺液,分離出其中的二氧化碳;之后在適當(dāng)?shù)牡胤郊訜岚芬壕涂梢葬尫哦趸,并壓縮到一定的壓力以供運(yùn)輸。
值得一提的是,國(guó)內(nèi)最早的碳捕集項(xiàng)目———中國(guó)華能集團(tuán)與澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)工業(yè)研究組織合作,于2007年建設(shè)了中國(guó)國(guó)內(nèi)首個(gè)燃煤電廠煙氣二氧化碳捕集裝置,年可回收二氧化碳3000噸,現(xiàn)在已成功捕集出二氧化碳并通過(guò)精制系統(tǒng)提高純度至99.99%,日產(chǎn)規(guī)模為12噸。
此外,華能在上海也有一個(gè)年產(chǎn)12萬(wàn)噸的C C S項(xiàng)目,并且公司正在籌備一個(gè)年產(chǎn)超過(guò)百萬(wàn)噸的項(xiàng)目。
長(zhǎng)期從事碳捕集及封存技術(shù)研究的清華大學(xué)熱能工程系教授李政告訴南都記者,現(xiàn)在國(guó)內(nèi)推廣的C C S技術(shù),可將捕集成本控制在每噸二氧化碳50美元左右。如果把碳賣出去,做成化工產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)為1200元/噸;如果利用電還原技術(shù),碳價(jià)格在國(guó)際上將賣到700美元/噸。不過(guò),目前國(guó)內(nèi)還主要是示范性項(xiàng)目。
而碳捕集背后的動(dòng)機(jī),是因?yàn)槲覈?guó)是燃煤大國(guó),繼在2010年兌現(xiàn)減排量20%的承諾后,我國(guó)政府承諾至2020年,每單位G D P的C O 2排放量將比2005年降低40%至45%。碳捕集與封存技術(shù)是在為滿足能源需求提供高性價(jià)比火電解決方案的同時(shí)積極應(yīng)對(duì)氣候變化的重要成功戰(zhàn)略之一。
碳封存仍然是主要挑戰(zhàn)
來(lái)自世界資源研究所的一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,二氧化碳的利用涉及煤炭、電力、化工、地質(zhì)、采油、礦業(yè)、食品、消防、農(nóng)業(yè)等多個(gè)行業(yè)。目前全球回收的二氧化碳約有40%用于生產(chǎn)化學(xué)品,35%用于油田采油,10%用于制冷,5%用于碳酸飲料,其他應(yīng)用占10%。雖然在工業(yè)、醫(yī)療、食品等行業(yè)具有廣泛的市場(chǎng),但規(guī)模并不大。
以華能上海石洞口第二電廠為例,目前上海市每年的二氧化碳用量大約為15萬(wàn)-18萬(wàn)噸,而華能上海石洞口第二電廠的碳捕集量就為10萬(wàn)噸/年,占整個(gè)市場(chǎng)需求量的約2/3。
對(duì)于大唐集團(tuán)與法國(guó)阿爾斯通將實(shí)施碳封存技術(shù)來(lái)說(shuō),怎樣使二氧化碳既能儲(chǔ)存,不污染大氣、地下水,又不會(huì)通過(guò)縫隙跑到煤礦斷裂帶、氣田,這都存在不確定因素,將會(huì)是未來(lái)工程中最困難的地方。
以中國(guó)神華煤制油化工有限公司在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯)市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)開(kāi)工建設(shè)碳捕集與封存項(xiàng)目為例,碳封存地點(diǎn)位于烏蘭木倫鎮(zhèn)布連海子村,現(xiàn)在那里是一片荒蕪的沙漠,距捕集地約17公里。超臨界狀態(tài)的二氧化碳將由低溫液體槽罐車運(yùn)送到那里,然后被高壓泵以35~40M Pa的壓力,通過(guò)注入井注入地下深處,穿越白堊紀(jì)、石炭紀(jì)……自此在地下封存千年以上。
相比沙漠,處于中國(guó)東部城市的碳封存項(xiàng)目,就面臨選址困難。對(duì)此,李政坦言,在目前的技術(shù)水平下,人們能夠?qū)崿F(xiàn)大多數(shù)二氧化碳地質(zhì)封存項(xiàng)目的安全實(shí)施,但仍不可避免會(huì)有個(gè)別封存項(xiàng)目由于各種原因發(fā)生事故。從目前掌握的資料來(lái)看,未來(lái)仍需尋找效果更好、成本更低的事故處理技術(shù)。
另一個(gè)主要原因是,我國(guó)尚不完全具備埋存地址鑒定和選擇的一系列科學(xué)能力、技術(shù)能力和工程經(jīng)驗(yàn)。由于初期具體埋存地址的確定需要反復(fù)測(cè)試和驗(yàn)證,周期可達(dá)5-6年,如不及早安排項(xiàng)目,會(huì)嚴(yán)重推遲CCS應(yīng)用的時(shí)間。