遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保：捕碳者說
3月15日，重慶合川雙槐電廠，連綿的春雨把幾根豎立的金屬管柱洗得锃亮。
喻江濤繞過這些管柱，來到旁邊一個(gè)銀色大罐子下邊，雙手緩慢地?cái)Q開一個(gè)管道閥門，伴隨“咝咝”的聲音，接口處飲料瓶大小的藍(lán)色罐子越發(fā)沉甸了起來—“這里面裝的就是捕捉到的二氧化碳。”
喻江濤是中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司(以下簡稱“遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保”)雙槐電廠“碳捕集”項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。在他頭上，一個(gè)直徑3米、長10米左右的銀色大罐子里，儲(chǔ)存著已經(jīng)捕捉到的保存在-19℃左右的液態(tài)二氧化碳。
這些液態(tài)二氧化碳是通過一套在外界看來頗顯神秘的裝置，從電廠排放的煙氣中分離出來，再經(jīng)濃縮提純后儲(chǔ)存在這里。這套裝置號(hào)稱“碳捕捉者”。
“電廠戴大口罩”
這個(gè)“碳捕捉者”為中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保自主研發(fā)，是我國首個(gè)萬噸級(jí)燃煤電廠二氧化碳(CO2)捕集裝置。
1月20日，它在合川雙槐電廠正式投入運(yùn)行。這個(gè)身高數(shù)十米的龐然大物，可以從電廠煙氣中“捕捉”二氧化碳，然后將其變成液態(tài)，用于滅火、制冷、金屬保護(hù)焊接、生產(chǎn)碳酸飲料等。
“它主要由煙氣預(yù)處理系統(tǒng)、吸收、再生系統(tǒng)、壓縮干燥系統(tǒng)、制冷液化系統(tǒng)等組成。”喻江濤介紹稱，該裝置對電廠鍋爐排煙進(jìn)行脫硝、除塵、脫硫等預(yù)處理，脫除煙氣中對后續(xù)工藝有害的物質(zhì)，然后在吸收塔內(nèi)復(fù)合溶液與煙氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，將二氧化碳與煙氣分離；其后在一定條件下于再生塔內(nèi)將其生成物分解，從而釋放出二氧化碳，二氧化碳再經(jīng)過壓縮、凈化處理、液化，得到高純度的液體二氧化碳產(chǎn)品。
“這個(gè)脫碳裝置就好比給燃煤電廠這個(gè)排放源戴上了一個(gè)大口罩，通過過濾把對環(huán)境沒有任何影響的干凈氣體排放出去，而把二氧化碳留下來集中處理。”遠(yuǎn)達(dá)環(huán)？偨(jīng)理劉藝給碳捕集裝置作了一個(gè)形象的比喻。
他說，通過這樣的“捕捉”程序，可以獲得純度大于99.5%的二氧化碳，再經(jīng)過精制，可產(chǎn)生達(dá)到食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的、純度為99.9%以上的二氧化碳液體。
燃煤電廠脫碳技術(shù)，被認(rèn)為是在無法徹底改變能源應(yīng)用結(jié)構(gòu)的當(dāng)前階段，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排的一大有效手段。
2009年11月，我國對世界莊嚴(yán)承諾：到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%。調(diào)查顯示，大氣中二氧化碳的含量為0.03%—0.04%，而燃煤電廠所排放的煙氣中二氧化碳含量高達(dá)10%—15%。燃煤電廠是二氧化碳集中排放源。
事實(shí)上，為了“捕捉”燃煤電廠煙氣中的二氧化碳，早在2006年，中電投集團(tuán)就著手研究二氧化碳捕集及綜合利用技術(shù)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)涵蓋熱動(dòng)力、化學(xué)分析、機(jī)械、電氣、儀表等多個(gè)專業(yè)的30多名博士及高級(jí)工程師。
2007年初，中電投遠(yuǎn)大環(huán)保公司與浙江大學(xué)、重慶大學(xué)聯(lián)合開展實(shí)驗(yàn)研究，解決了煙氣對吸附劑的損耗大、二氧化碳干燥再生能耗高等難題，“為建設(shè)適合中國國情的碳捕集裝置奠定了充分的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。”劉藝說。
隨后，中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保和合川發(fā)電公司合作，在雙槐電廠建立燃煤煙氣凈化綜合實(shí)驗(yàn)基地，針對煙氣中的二氧化碳捕集、脫硫、脫硝等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)和新技術(shù)研發(fā)。
雙槐電廠碳捕集裝置開建于2008年9月，2009年3月完成初步設(shè)計(jì)，6月完成施工設(shè)計(jì)，10月底完成施工安裝，12月10日完成調(diào)試投入試運(yùn)行。
“捕碳”經(jīng)濟(jì)賬
目前，二氧化碳捕集和封存技術(shù)正成為世界各國科學(xué)界和企業(yè)界研究的熱點(diǎn)，全球有100多個(gè)碳捕獲與封存(CCS)項(xiàng)目正在或即將運(yùn)行。然而，相對于我國現(xiàn)階段的火電規(guī)模而言，國內(nèi)目前的電廠碳捕集項(xiàng)目可謂是鳳毛麟角。
既然技術(shù)上對二氧化碳的“逮捕”行動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)，那么能否盡快將碳捕集裝置應(yīng)用到更多的燃煤電廠？專家們對此表示，該項(xiàng)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性尚需進(jìn)一步研究，“其投資成本和利潤空間將是一個(gè)首先要面對的問題”。
重慶合川雙槐電廠的碳捕集裝置總投資1235萬元，采用遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保研發(fā)團(tuán)隊(duì)的自有技術(shù)，全部設(shè)備均在國內(nèi)采購，已大大降低了投資建設(shè)成本。但對于電廠而言，這仍然是一筆不小的投資。
碳捕集裝置在運(yùn)行過程中，各種消耗品價(jià)格也不便宜，主要消耗品有電、蒸汽、水、化工藥品等，每捕集一噸二氧化碳，要消耗3.5吉焦的低壓蒸汽、約90千瓦時(shí)的電量。劉藝稱，目前雙槐電廠碳捕集裝置所得液體二氧化碳成本為每噸394元，而市場平均售價(jià)為每噸650元，該裝置可年創(chuàng)毛利256萬元，但這個(gè)利潤率顯然不高。
而另一方面，該裝置作為一個(gè)研發(fā)平臺(tái)，處理的煙氣量不到雙槐電廠排放總煙氣量的1%。如果將全部煙氣中的二氧化碳進(jìn)行捕集，其投資成本將非常驚人。因此在劉藝看來，在現(xiàn)階段，要使脫碳裝置與電廠煙氣排放配套、規(guī)；l(fā)展，還是一件很不現(xiàn)實(shí)的事情。
美國工程院院士、“全球氣候與能源計(jì)劃”(GCEP)負(fù)責(zé)人、斯坦福大學(xué)普里克特能源研究所所長林·奧爾也曾算過一筆賬：常規(guī)電廠加上CCS技術(shù)之后，煤電的成本會(huì)在8美分到9美分(合人民幣0.54—0.61元)每千瓦時(shí)之間，會(huì)比風(fēng)電還要貴。
對于“碳捕集產(chǎn)業(yè)”面臨的問題，中電投科技環(huán)保信息部主任曹保鈞也不諱言：當(dāng)前未實(shí)現(xiàn)成熟商業(yè)化運(yùn)行，要大規(guī)模推廣仍有很長的路要走，第一步是實(shí)現(xiàn)更低成本捕集，第二步是研究如何開發(fā)利用好碳捕集產(chǎn)品。
目前，雙槐電廠的碳捕集裝置能耗成本大概占總成本的40%。據(jù)劉藝介紹，遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保下一步將通過實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，對裝置整體運(yùn)行管理機(jī)制、運(yùn)行參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，對關(guān)鍵設(shè)備和吸收劑性能進(jìn)行改進(jìn)，降低捕集成本。其次，加快吸收劑的研發(fā)與改進(jìn)研究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)與理論分析，研發(fā)出性能更為良好的吸收劑，降低運(yùn)行能耗，以進(jìn)一步降低運(yùn)行成本。
難題求解
二氧化碳捕捉到了，接下來要如何處理呢？盡管雙槐電廠的“碳捕捉者”為萬噸級(jí)項(xiàng)目，但仍然面臨一個(gè)問題：再大的儲(chǔ)存罐，能存放的二氧化碳也是有限的。事實(shí)上，二氧化碳的儲(chǔ)存已是世界范圍內(nèi)的碳捕集項(xiàng)目遇到的一個(gè)難題。
伍靈，中電投遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保公司脫碳項(xiàng)目資源化利用領(lǐng)域負(fù)責(zé)人。據(jù)她介紹，二氧化碳的工業(yè)用途非常廣泛：在機(jī)器鑄造業(yè)，二氧化碳是添加劑；在金屬冶煉業(yè)，特別是優(yōu)質(zhì)鋼、不銹鋼、有色金屬冶煉，二氧化碳是質(zhì)量穩(wěn)定劑；在陶瓷搪瓷業(yè)，二氧化碳是固定劑；飲料啤酒業(yè)，二氧化碳是消食開胃的添加劑；做酵母母粉，二氧化碳是促效劑；在消防事業(yè)，二氧化碳是滅火劑。
然而，雖然用途非常廣泛，二氧化碳的用量卻并不大。“二氧化碳利用領(lǐng)域的開發(fā)與創(chuàng)新，實(shí)際上已成為一個(gè)亟待求解的方程式。”伍靈告訴時(shí)代周報(bào)記者，早在2006年啟動(dòng)雙槐電廠的“碳捕捉者”項(xiàng)目時(shí)，就把如何再利用捕捉到的二氧化碳列入重點(diǎn)設(shè)計(jì)之中。
在她看來，最好的解決辦法就是開發(fā)新工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生二氧化碳的企業(yè)與需要的企業(yè)對接，將有效推動(dòng)對二氧化碳的資源化利用，“我們計(jì)劃接下來利用捕集所得二氧化碳建立中試級(jí)可降解塑料制備實(shí)驗(yàn)裝置，有針對性地開展二氧化碳利用方面的技術(shù)研發(fā)”。
利用為先，但也不能忽視儲(chǔ)存。遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保副總經(jīng)理杜云貴認(rèn)為，把二氧化碳安全而永久地“封存”起來，才是最根本的碳減排之道。然而，目前碳封存仍是碳捕獲技術(shù)中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)。
在我國，有關(guān)二氧化碳儲(chǔ)存的研究正在進(jìn)行：中石油集團(tuán)在吉林油田開展的二氧化碳驅(qū)油(EOR)試驗(yàn)，主要針對二氧化碳封存技術(shù)進(jìn)行研究；神華集團(tuán)計(jì)劃在鄂爾多斯[12.67 2.92%]進(jìn)行10萬噸/年二氧化碳鹽水層封存示范。
雙槐電廠投運(yùn)的碳捕集裝置，目前至少面臨生產(chǎn)成本高昂、效益并不經(jīng)濟(jì)等兩大難題，一旦遭遇資金瓶頸，后續(xù)研發(fā)不濟(jì)，產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)將被迅速放大。但劉藝自豪的是，該技術(shù)已走在國內(nèi)前列，并與國際水平基本同步。
“我們現(xiàn)在所做的一切，并不是要在短期內(nèi)靠它賺多少錢，而更多的是瞄準(zhǔn)了這個(gè)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)上的重要意義，以及它在世界范圍內(nèi)的長遠(yuǎn)發(fā)展。”劉藝提醒，今天中國搞脫碳絕不能像20年前搞脫硫脫硝那樣—當(dāng)時(shí)許多人認(rèn)為搞脫硫脫硝是高成本、多此一舉，但嚴(yán)重的環(huán)境污染很快讓人認(rèn)識(shí)到必須脫硫脫硝，但此時(shí)發(fā)現(xiàn)自己竟無技術(shù)而受制于別國。
“目前國家還未對企業(yè)二氧化碳減排量進(jìn)行強(qiáng)制性規(guī)定，一旦國家向企業(yè)征收‘碳稅’，這項(xiàng)技術(shù)就值錢了！如那時(shí)候再從國外引進(jìn)類似裝置，至少需要上千萬美元。”但要使碳捕集技術(shù)在國內(nèi)有更好的發(fā)展，劉藝期待國家盡快出臺(tái)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)扶持政策。
而一切正在朝好的方向發(fā)展。來自重慶市政府辦公廳的消息稱，從今年起，重慶將以科技風(fēng)險(xiǎn)投資為重點(diǎn)，開展低碳技術(shù)質(zhì)押和科技保險(xiǎn)試點(diǎn)，今后政府采購和政府補(bǔ)貼也將向低碳產(chǎn)品及低碳企業(yè)傾斜。
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