二氧化碳是空氣中常見的化合物,在常溫下是一種無色無味氣體,正是它導致氣候變化,引發(fā)嚴重的干旱、洪澇和颶風。而它的主要排放源來自大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等。9月21日,國內五大發(fā)電企業(yè)之一———大唐集團與法國阿爾斯通正式簽署諒解備忘錄,結成長期戰(zhàn)略伙伴并攜手在華開發(fā)二氧化碳捕集與封存(C C S)示范項目。不過,也有人懷疑這種技術的安全性。
阿爾斯通提供三種碳捕集技術
根據(jù)諒解備忘錄規(guī)定,阿爾斯通將與大唐共同合作開發(fā)兩座燃煤電廠C C S示范項目,分別位于我國的兩大油田地區(qū):黑龍江大慶油田及山東東營勝利油田。阿爾斯通提供三種碳捕集技術,分別是:富氧燃燒技術、冷卻氨技術以及高級胺技術。兩座電廠均計劃于2015年投入運行。建成后,兩個C C S示范項目年二氧化碳捕集量均能夠達到100萬噸以上。
據(jù)悉,“捕集碳”并不難。通過設備使二氧化碳和胺類物質發(fā)生反應,二者在低溫情況下結合,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胺液,分離出其中的二氧化碳;之后在適當?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輸。
值得一提的是,國內最早的碳捕集項目———中國華能集團與澳大利亞聯(lián)邦科學工業(yè)研究組織合作,于2007年建設了中國國內首個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年產(chǎn)12萬噸的C C S項目,并且公司正在籌備一個年產(chǎn)超過百萬噸的項目。
長期從事碳捕集及封存技術研究的清華大學熱能工程系教授李政告訴南都記者,現(xiàn)在國內推廣的C C S技術,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)品在國內為1200元/噸;如果利用電還原技術,碳價格在國際上將賣到700美元/噸。不過,目前國內還主要是示范性項目。
而碳捕集背后的動機,是因為我國是燃煤大國,繼在2010年兌現(xiàn)減排量20%的承諾后,我國政府承諾至2020年,每單位G D P的C O 2排放量將比2005年降低40%至45%。碳捕集與封存技術是在為滿足能源需求提供高性價比火電解決方案的同時積極應對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)
來自世界資源研究所的一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,二氧化碳的利用涉及煤炭、電力、化工、地質、采油、礦業(yè)、食品、消防、農業(yè)等多個行業(yè)。目前全球回收的二氧化碳約有40%用于生產(chǎn)化學品,35%用于油田采油,10%用于制冷,5%用于碳酸飲料,其他應用占10%。雖然在工業(yè)、醫(yī)療、食品等行業(yè)具有廣泛的市場,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15萬-18萬噸,而華能上海石洞口第二電廠的碳捕集量就為10萬噸/年,占整個市場需求量的約2/3。
對于大唐集團與法國阿爾斯通將實施碳封存技術來說,怎樣使二氧化碳既能儲存,不污染大氣、地下水,又不會通過縫隙跑到煤礦斷裂帶、氣田,這都存在不確定因素,將會是未來工程中最困難的地方。
以中國神華煤制油化工有限公司在內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯)市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)開工建設碳捕集與封存項目為例,碳封存地點位于烏蘭木倫鎮(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送到那里,然后被高壓泵以35~40M Pa的壓力,通過注入井注入地下深處,穿越白堊紀、石炭紀……自此在地下封存千年以上。
相比沙漠,處于中國東部城市的碳封存項目,就面臨選址困難。對此,李政坦言,在目前的技術水平下,人們能夠實現(xiàn)大多數(shù)二氧化碳地質封存項目的安全實施,但仍不可避免會有個別封存項目由于各種原因發(fā)生事故。從目前掌握的資料來看,未來仍需尋找效果更好、成本更低的事故處理技術。
另一個主要原因是,我國尚不完全具備埋存地址鑒定和選擇的一系列科學能力、技術能力和工程經(jīng)驗。由于初期具體埋存地址的確定需要反復測試和驗證,周期可達5-6年,如不及早安排項目,會嚴重推遲CCS應用的時間。