向著天空噴吐煙霧的工業(yè)煙囪通常令人厭惡。但如果說，把這些煙囪倒一個(gè)個(gè)，讓它把煙噴入大地，在地底下加以利用，從而避免污染，你認(rèn)為這可行嗎？位于北京東五環(huán)的華能北京熱電廠確實(shí)有這樣一座煙囪。近日，記者來到華能北京熱電廠探究其中的奧秘。
這家電廠與普通電廠的最大不同，在于其燃煤鍋爐所排放的氣體，并不直接釋放到大氣中，而是先進(jìn)入一個(gè)有著無數(shù)管道的裝置，經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)處理，其中的二氧化碳被收集起來，制成純度高達(dá)99.99％的干冰，用于食品、消防等行業(yè)領(lǐng)域。這不僅避免了將廢氣向大氣中排放，而且，這樣的埋“煙”行動(dòng)，已經(jīng)在市場上獲得了經(jīng)濟(jì)效益。
這套年捕獲二氧化碳3000噸的碳捕獲裝置目前已順利運(yùn)行一年有余。這套裝置采用的二氧化碳捕集和利用(英文簡稱CCU)技術(shù)，引起了參觀的外國專家的強(qiáng)烈關(guān)注。在國外，在這一領(lǐng)域采用的技術(shù)一般是CCS——二氧化碳的捕集和儲(chǔ)存技術(shù)，其做法是把能源工業(yè)等行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的二氧化碳分離、收集并集中埋存于地下數(shù)千米的地質(zhì)層中與大氣隔絕。這就好比把向天空噴吐煙霧的工業(yè)煙囪倒過來，把煙噴到地底下去。
碳捕集和封存技術(shù)是否成熟？
考察技術(shù)的成熟度不僅僅看這項(xiàng)技術(shù)是否能夠使用，而是看是否已經(jīng)適宜商用。制約CCS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素，就是它的成本很高，捕獲每噸二氧化碳大約需要20～40美元。
業(yè)內(nèi)專家表示，不管是直接燃燒發(fā)電，還是通過煤轉(zhuǎn)化生產(chǎn)燃料和化學(xué)品，都會(huì)有二氧化碳的排放。為了減少二氧化碳排放對環(huán)境的影響，二氧化碳捕集和封存技術(shù)正在成為各國科學(xué)界和企業(yè)界研究的熱點(diǎn)。目前，全球有100余個(gè)CCS項(xiàng)目正在運(yùn)行或即將運(yùn)行。
亞太環(huán)境清潔發(fā)展合作組織張御群理事告訴記者，“從首個(gè)海上CCS技術(shù)算起，至今已有13個(gè)年，直到近幾年，隨著國際社會(huì)對氣候變化和二氧化碳減排的高度重視，C C S 技術(shù)才逐漸被‘熱捧’。”
他介紹說，碳捕獲是CCS技術(shù)的起始環(huán)節(jié)，主要目標(biāo)是化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等二氧化碳的集中排放源。現(xiàn)有技術(shù)能夠捕獲到一個(gè)捕獲廠處理的二氧化碳的85％～95％。國際能源署《能源技術(shù)展望》預(yù)測，到2050年CCS技術(shù)減排將占全球總減排量的20％～28％。
但國家發(fā)展和改革委員會(huì)能源研究所CDM項(xiàng)目管理中心馮升波副研究員則提出，考察技術(shù)的成熟度不僅僅是看這項(xiàng)技術(shù)是否能夠使用，而是這一技術(shù)是否已經(jīng)適宜商用。“單從技術(shù)來看已經(jīng)沒有什么大的障礙和瓶頸，但是從商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化來看，成本效益是一個(gè)很大的問題。”馮升波說，目前，技術(shù)成本還很高。配套碳捕獲裝置的電廠成本要比沒有進(jìn)行碳捕獲配套裝置的電廠高出30～40％。成本高是制約技術(shù)大規(guī)模商用的主要障礙。
國家發(fā)改委能源研究所的崔成博士告訴記者，盡管現(xiàn)在有很多國家在做CCS項(xiàng)目，但都還處于實(shí)驗(yàn)、摸索的階段。制約CCS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要因素，就是它的成本很高，捕獲每噸二氧化碳大約需要20～40美元。
“根據(jù)‘巴厘路線圖’的共識，發(fā)達(dá)國家相對有著更急迫的減排義務(wù)，因此他們更加青睞能直接減少二氧化碳排放量的CCS技術(shù)。而根據(jù)發(fā)展中國家的國情，C C U 是更加實(shí)際的技術(shù)。”崔成說。
二氧化碳捕集利用的經(jīng)濟(jì)賬應(yīng)該怎么算？
CCU成本不低，年回收二氧化碳3000噸，總投資2400萬元。每制成1噸食品級干冰的成本是600元，但是售價(jià)高達(dá)1200元。
據(jù)專家介紹，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3次采油，10％用于制冷，5％用于碳酸飲料，其他應(yīng)用占10％。近年來，食品級二氧化碳發(fā)展十分迅速，特別是在飲料和啤酒、煙草、蔬菜等的防腐保鮮領(lǐng)域表現(xiàn)更為活躍。飲料和啤酒行業(yè)是食品級二氧化碳的最大消費(fèi)市場，目前相對于世界發(fā)達(dá)國家，我國在這一領(lǐng)域二氧化碳消費(fèi)水平極低。
據(jù)了解，目前CCU技術(shù)的成本也非常昂貴。華能北京熱電廠僅在兩個(gè)鍋爐上安裝了碳捕集裝置，年回收二氧化碳3000噸，僅占全廠二氧化碳排放的2‰總投資卻高達(dá)2400萬元，每制成1噸食品級干冰的成本是600元。不過，他的收益很高——每噸干冰賣出去的價(jià)格是1200元。
北京熱電廠煙氣二氧化碳捕集示范工程項(xiàng)目，每年的運(yùn)營成本需要100多萬元，每年可以生產(chǎn)3000噸食品級二氧化碳。由于華能還沒有相關(guān)的許可證，目前項(xiàng)目生產(chǎn)的食品級二氧化碳都是通過中介公司賣給食品公司。因此，目前二氧化碳賣出的價(jià)格只有500多元/噸，比市場價(jià)低了一半。如果將二氧化碳捕集量提高到年產(chǎn)6萬噸，平均投資成本將大大降低，同時(shí)，電廠如獲得相關(guān)許可證，捕集二氧化碳就將成為一個(gè)不錯(cuò)的贏利項(xiàng)目。
華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心高級工程師黃斌表示，如果能夠與石油企業(yè)合作利用二氧化碳，就會(huì)給雙方帶來極大的經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)境利益。他說，目前全球油田的二次或三次開采，都是向油田注水或水蒸氣。國外經(jīng)驗(yàn)表明，由于二氧化碳比空氣重，驅(qū)油效果遠(yuǎn)比空氣好，把二氧化碳注入油層中以提高采油率，與其他驅(qū)油技術(shù)相比，二氧化碳驅(qū)油具有適用范圍大、驅(qū)油成本低、采油率提高顯著等優(yōu)點(diǎn)。二氧化碳是溫室氣體，注入油田，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的減排。另外，油田的需要量也肯定比食品行業(yè)大得多。
到底是利用還是儲(chǔ)存？
從長遠(yuǎn)看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的時(shí)候，要先立足可用。
中國工程院院士倪維斗表示，“對于中國來說，首先要做CCU，把利用放在前面考慮。從長遠(yuǎn)來看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的時(shí)候，要先立足于‘用’。”對于CCU，倪維斗指出，中國需要分階段地從易到難開展工作。“第一步，現(xiàn)成的天然氣井排放的二氧化碳是最容易拿到手的，但是沒有人用，都白白扔掉了。第二步最容易做到的是煤化工。第三步是煤氣化聯(lián)產(chǎn)，在高壓、高濃度條件下分離比現(xiàn)在直接燃燒分離二氧化碳容易得多。第四步才是燃煤電廠。”
同時(shí)，倪維斗強(qiáng)調(diào)說:“需要注意的是，二氧化碳的捕集和利用涉及煤炭、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)，需要有關(guān)部門發(fā)揮協(xié)調(diào)作用，讓產(chǎn)生二氧化碳的企業(yè)能與需要的企業(yè)對接起來。”
一個(gè)不能不考慮的因素是，二氧化碳的工業(yè)消費(fèi)量是有限的。據(jù)綠色煤電有限公司生產(chǎn)科技與國際部研發(fā)工程師劉宇告訴記者，中國目前二氧化碳的年消費(fèi)能力是200萬～250萬噸，而一個(gè)幾十萬千瓦的燃煤電廠1年所能捕集出來的二氧化碳的量差不多也是100萬～200萬噸。換句話說，一個(gè)電廠的捕集量，就能與全國的消費(fèi)量持平。
因此，倪維斗補(bǔ)充說，利用為先，但也不能忽視儲(chǔ)存。因?yàn)殡S著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國所面臨的減排壓力也在日益增大。在碳捕集領(lǐng)域，應(yīng)將CCS作為前沿戰(zhàn)略技術(shù)加以儲(chǔ)備，開展相關(guān)研發(fā)。而在新建的電廠項(xiàng)目中，則應(yīng)做好未來增加CCS設(shè)備的預(yù)留工作。這樣，一旦未來有需要，就可以及時(shí)實(shí)施。實(shí)際上，國際上也有學(xué)術(shù)組織已將CCS和CCU合二為一，稱之為“CCUS”。
“其實(shí)說到底，無論是CCS還是CCU，都只是一種過渡性的解決方案，從某種程度上講，是沒有辦法的辦法。要徹底解決人類所面臨的氣候變化問題，還得擺脫對化石能源的依賴，將希望寄予新能源與可再生能源。”崔成如是說。
盡管前途多艱，中國正在迅速加入這個(gè)碳捕集俱樂部。據(jù)悉，除了北京這個(gè)剛運(yùn)行1年多的項(xiàng)目，今年7月，華能集團(tuán)另一個(gè)年捕獲二氧化碳10萬噸的項(xiàng)目已在上海開工，這將是全球最大的燃煤電廠燃燒后碳捕集項(xiàng)目。國際上大型碳捕獲項(xiàng)目多為油氣田項(xiàng)目，燃煤電廠項(xiàng)目則少之又少。
有專家表示，燃煤電廠的碳捕獲項(xiàng)目所能捕獲的二氧化碳量，與每年的二氧化碳排放量相比可謂是九牛一毛。以華能為例，配套的10萬噸碳捕獲裝置的年捕獲量尚不及集團(tuán)年排放量的1‰。
目前，國內(nèi)在二氧化碳封存技術(shù)尚處于研究階段。據(jù)悉，國內(nèi)首個(gè)碳捕獲和封存示范項(xiàng)目正在神華集團(tuán)進(jìn)行研發(fā)和評估。這一項(xiàng)目為神華鄂爾多斯100萬噸/年煤直接液化示范工程配套項(xiàng)目。據(jù)了解，利用煤直接液化工藝，每生產(chǎn)一噸成品油，大概需要排放約3噸二氧化碳。目前，包括地質(zhì)封存等各種封存方式都在考慮之列。
雖然諸多碳捕獲示范項(xiàng)目都表示考慮封存方式，但是“碳封存是CCS技術(shù)中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)”，有專家認(rèn)為，國內(nèi)真正掌握碳封存技術(shù)的具體時(shí)間表很難推算。而食品添加劑對二氧化碳的需求量是有限的，這種處理方式不具備可持續(xù)性。因此，當(dāng)前即便可以大量捕獲二氧化碳，如何存放也是不可規(guī)避的一大難題。
不過，對于國內(nèi)技術(shù)與國際相比差距很大之說，北京大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院曹和平教授提出了異議。他認(rèn)為，真正大力度投入資金開始進(jìn)行研究，國內(nèi)外在時(shí)間上差不多，都是近幾年，“技術(shù)成熟度差距不大。”他認(rèn)為，當(dāng)前的碳捕獲項(xiàng)目雖然在一定程度上降低了碳排放量，但也只是把碳像收藏垃圾一樣收藏起來了。
曹和平形象地比喻，垃圾循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于垃圾掩埋，“要達(dá)到綜合意義上創(chuàng)新，是需要找到‘垃圾’重新利用的機(jī)會(huì)。僅僅是捕獲下來儲(chǔ)藏了，意義不大。只有找到了‘垃圾’二次利用的方式，才具備可持續(xù)性發(fā)展。華能的碳捕獲項(xiàng)目更大的意義在于其公益性。”
政策風(fēng)向標(biāo)將指向何方？
企業(yè)無法判斷未來是否會(huì)大規(guī)模進(jìn)行二氧化碳捕集和封存，但是有這種可能性。所以，現(xiàn)在儲(chǔ)備這種技術(shù)，就是為了避免重蹈脫硫商機(jī)的覆轍。
國家能源局局長張國寶在全球智庫峰會(huì)上曾表示，跟全球每年向大氣排放的碳相比，碳捕獲付出巨大代價(jià)所能封存的碳是微乎其微的，還不足以影響溫室氣體的排放進(jìn)程。
張國寶強(qiáng)調(diào)說，判斷未來能源技術(shù)方向至關(guān)重要。判斷對了，會(huì)引發(fā)一場新的技術(shù)革命，成為新一輪經(jīng)濟(jì)增長的引擎；判斷錯(cuò)了，不僅浪費(fèi)資源，還會(huì)使經(jīng)濟(jì)陷入困境。目前國內(nèi)的碳捕獲項(xiàng)目均為工業(yè)級示范項(xiàng)目。“中國本身強(qiáng)調(diào)自主開發(fā)，推出一些這樣的小的示范項(xiàng)目，以試驗(yàn)技術(shù)可行性挺好的。但是如果大范圍推廣開來商用，還不成熟。”
盡管北京熱電廠的二氧化碳捕集僅是個(gè)示范工程，但意義不容小覷。國家能源局副局長趙小平一行到北熱電調(diào)研節(jié)能減排，對示范工程的技術(shù)路徑、運(yùn)行成本、二氧化碳資源化發(fā)展前景進(jìn)行了深入了解。國家能源局副局長孫勤也到華能北京熱電廠調(diào)研，充分肯定了華能北京熱電廠二氧化碳捕集示范工程的意義，希望電廠加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)與管理，做好碳捕集項(xiàng)目的技術(shù)儲(chǔ)備，為我國的碳捕集提供技術(shù)支撐。
華能集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人對記者說，記得20年前，中國電力行業(yè)根本無法判斷電廠是否應(yīng)該搞脫硫裝置，后來當(dāng)脫硫裝置成為世界公認(rèn)規(guī)則之時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己的水平卻不行，“國家巨大的脫硫商機(jī)就讓給了國外。”
他說，“我們無法判斷未來是否會(huì)大規(guī)模進(jìn)行二氧化碳捕集和封存，但是有這種可能性。所以，我們現(xiàn)在要儲(chǔ)備這種技術(shù)。”
新聞鏈接
CCS(Carbon Captureand Storage 碳捕集和儲(chǔ)存的縮寫)，是指通過碳捕集技術(shù)將工業(yè)和相關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的二氧化碳分離出來，再通過碳封存手段將其輸送到一個(gè)封存地點(diǎn)，并且長期與大氣隔絕的一個(gè)過程。
CCU(Carbon Captureand Use 碳捕集和利用的縮寫)，是先將二氧化碳進(jìn)行儲(chǔ)存，之后再將儲(chǔ)存的二氧化碳進(jìn)行有效利用，其安全性大大高于CCS。如二氧化碳和氫可進(jìn)行甲烷、甲醇等有機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，達(dá)到循環(huán)利用的目的；也可將二氧化碳用于碳纖維、工程塑料、瀝青、建材等的生產(chǎn)，進(jìn)行永久固碳；還可利用植物的光合作用進(jìn)行生物固碳。此外，二氧化碳和氫的牽手也將拓展未來氫能的利用領(lǐng)域。
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