神華擬年封存10萬噸碳 商業(yè)前景待考
這里，現(xiàn)在埋藏著1676億噸煤炭，將來在地下3000米深處，將埋藏著煤炭的衍生物二氧化碳。
6月，艷陽高照，鄂爾多斯高原的紫外線分外強烈，一群人正往一個豎著奠基石碑的沙坑里培土。
神華集團二氧化碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，簡稱CCS）工業(yè)化示范項目在此開工。
沙坑不大，實在無法從中看出CCS的端倪。離這個坑不遠的是神華煤氣化制氫裝置，這是神華煤直接液化生產(chǎn)線的裝置之一。
神華CCS工業(yè)化示范項目將從該生產(chǎn)線中捕集二氧化碳，經(jīng)處理后用低溫液體槽車運送到距捕集地約17公里的封存區(qū)域，在那里神華集團要打一個注入井，二氧化碳將通過注入井被注入地下1000米至3000米的咸水層中封存。
位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯的神華煤直接液化項目商業(yè)化運行近2年后，神華集團又將在此地開展二氧化碳的捕集和封存探索。
神華集團方面希望能在2010年12月31日之前能把二氧化碳注入地下，第一步先實現(xiàn)每年封存10萬噸的能力，即每小時捕集約12噸二氧化碳進行封存，初步預(yù)計投資額為2.1億元人民幣。未來，神華集團在示范項目的基礎(chǔ)上，將分步實現(xiàn)100萬噸/年、300萬噸/年的封存能力。
全流程CCS項目
“這是中國第一個、也是世界第一個把二氧化碳封存在咸水層的全流程CCS項目。”北京大學工學院副院長、清潔能源研究院院長張東曉評價說，他負責牽頭神華CCS項目技術(shù)支持組的研究工作。
CCS指將二氧化碳從工業(yè)排放源捕集并永久封存的綜合技術(shù)，碳捕集在中國并不新鮮，已有三個碳捕集示范項目，但均未實現(xiàn)碳封存，不能稱之為CCS。
碳封存方面，中石油集團有所涉足，其于去年年底，在吉林油田開展了利用二氧化碳強化石油開采（EOR，Enhanced Oil Recovery）的試驗，利用二氧化碳把藏匿于地底下巖石孔隙中的石油擠壓出來以大大增加石油產(chǎn)量，EOR也具有封存二氧化碳的作用。但該試驗不涉及碳捕集。
世界第一個把二氧化碳封存在咸水層的全流程CCS項目發(fā)端于神華集團，源于其以煤炭為基礎(chǔ)。神華集團是中國最大的煤礦央企，擁有最大規(guī)模的煤炭產(chǎn)量，任何行為都與煤炭息息相關(guān)。中國神華煤制油化工有限公司黨委書記林長平稱，只要一動用煤炭，二氧化碳就不可避免，這和它的化學性質(zhì)有關(guān)。
神華一期108萬噸/年煤直接液化項目目前已打通全流程，并正式穩(wěn)定運行，其二氧化碳排放量備受關(guān)注。神華鄂爾多斯煤制油分公司副總經(jīng)理王鶴鳴對本報表示，目前，煤直接液化項目每生產(chǎn)一噸油，估算將排放兩噸多二氧化碳。
林長平指出，神華集團從煤直接液化工程建設(shè)開始，就對CCS給予很大關(guān)注。這個全流程CCS項目便是配合煤直接液化工程開展的。
對于神華CCS項目來說，碳捕集并非難事，而且捕集成本遠低于電廠的碳捕集，王鶴鳴解釋說，煤直接液化項目的煤氣化制氫過程中，會產(chǎn)生87％濃度的富含二氧化碳混合氣體，濃度遠高于電廠的排放氣體，神華將通過碳捕集獲取濃度超過95％的二氧化碳。然后把二氧化碳壓縮成超臨界狀態(tài)，即處于液體狀態(tài)，但又具有氣體的某些性質(zhì)。
碳封存的挑戰(zhàn)
真正的挑戰(zhàn)在碳封存階段。
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空地，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車運送到那里，然后被高壓泵以35～40MPa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。
王鶴鳴感慨，怎樣使二氧化碳既能儲存，不污染大氣、地下水，又不會通過縫隙流竄跑到煤礦斷裂帶、氣田，這都存在不確定因素，是工程中最困難的地方。
適合二氧化碳封存的地方取決于很多條件，首先是二氧化碳能夠被注進去，巖層性質(zhì)比較適宜儲存；另外是地下深處有儲蓋組合，儲層相當于房子，能容納二氧化碳，蓋層相當于屋頂，能防止二氧化碳泄露到大氣中。
封存地的選擇非常關(guān)鍵，神華CCS項目團隊已對布連海子村的地質(zhì)情況進行了三維地震勘探和初步分析。張東曉指出，在那里的地下2000米左右，有幾個儲蓋組合，相當于有好幾層樓，有房間、有天花板。
這只是初步地質(zhì)分析，6月13日在北京大學舉行的神華CCS項目鉆井設(shè)計與地質(zhì)研究首次協(xié)調(diào)會上，把二氧化碳先注入到哪層、是分層注入還是多層注入？成為熱烈討論的話題。
張東曉表示，在鉆探注入井的同時，要進行巖心和咸水樣采樣、分析，從井壁取巖芯進行分析；還要進行試注，看二氧化碳能否被注入進去，如果不行，看能否通過增加壓力解決。如果辦法不奏效，就要考慮換地方打井。
對于具體時間，王鶴鳴對本報表示，預(yù)計在8月份開始打井。
封存模式趨向
CCS需要較大的投入，神華CCS項目初步預(yù)計投資額為2.1億元人民幣，其收益問題是一個關(guān)注焦點。
王鶴鳴說：“我認為CCS是封存二氧化碳潛力最大的手段，但需要國家投入和配套政策，作為企業(yè)，當然會考慮經(jīng)濟效益，如果能夠和EOR結(jié)合，這樣企業(yè)的動力就更大，投入將更大膽。”
對于碳封存，國際上有三種方式，第一種是油氣田封存CO2-EOR，EGR方式，既提高石油和天然氣的采收率，又可實現(xiàn)碳封存，技術(shù)已經(jīng)基本成熟；第二種是深層煤層封存，并用于提高煤層氣的采收率（ECBM），目前處于前期探索試驗階段；最后一種是深層咸水蓄水層封存，該封存方式封存的二氧化碳量遠遠高于前兩種，最高可封存10萬億噸二氧化碳，這種技術(shù)也日趨成熟，但目前缺少商業(yè)化運行的工業(yè)裝置。
神華CCS項目采用的碳封存方式正是最后一種方式，這種方式封存的二氧化碳量雖然大，但在目前情況下，還不會立即產(chǎn)生效益，所以王鶴鳴希望能和EOR結(jié)合。
神華CCS項目如何與EOR結(jié)合？據(jù)介紹，該項目地點距離中石油的長慶油田不算太遠，如果能把二氧化碳輸送給石油生產(chǎn)企業(yè)，修一條管道把神華的二氧化碳輸送到中石油的長慶油田進行驅(qū)油，可增加長慶油田的石油產(chǎn)量，神華也可收回一部分成本。
接近中石油的人士向本報表示，中石油方面不是沒意識到EOR的好處，在吉林油田也有EOR示范工程，最主要原因是該油田是一個典型的“三低”油田，而且在吉林油田發(fā)現(xiàn)了大量的含二氧化碳氣藏，這些二氧化碳天然存于地下，無需購買，而目前長慶油田的采油率很不錯，所以認為EOR可以再等一等。
該人士指出，主要的問題還是在運營機制方面，另外，EOR需要穩(wěn)定的氣源，中石油方面擔心工廠無法提供一個穩(wěn)定的氣源，此外，二氧化碳的價格也是考慮的問題之一，中石油方面希望二氧化碳價格不超過人民幣200元/ 噸，否則無法彌補成本。
CCS商業(yè)前景待考
可以說，以煤炭為基礎(chǔ)的神華集團擁有先進的煤制油與煤化工產(chǎn)業(yè)，最不缺的就是二氧化碳，可是，二氧化碳能賺錢嗎？
而且，大部分公司更傾向于用天然二氧化碳，世界資源研究所（WRI）資深研究員Sarah Forbes對本報表示，在美國，許多EOR項目使用的二氧化碳都是在地下自然存在的，但在世界上也有幾家公司一起合作來運營CCS項目的模式，比如澳大利亞的Gorgon項目，就是雪佛龍公司與其他天然氣公司和油公司一起進行的。Gorgon項目將在2014年開始投入商業(yè)運營。
世界上著名的CCS與EOR結(jié)合的案例是，從2000年9月開始，美國達科他氣化公司（Dakota Gasification Company）的大平原合成燃料廠（The Great Plains Synfuels Plant）將每天產(chǎn)生的廢氣，其中96％是二氧化碳，通過一條205英里（相當于328公里）的管道，送至加拿大最大石油公司 EnCana的Weyburn 油田。
但神華集團一無油田、二無氣田，想做EOR，EGR不易。從管道修建來看，美加之前那條328公里長的二氧化碳輸送管道成本為1億美元，粗略計算，每公里管道的成本為30萬美元，如果從神華碳捕集地修一條管道到中石油長慶油田的話，以100公里距離計算，大約需要2.1億元人民幣的投資。僅從修建管道來看，神華就需要和中石油好好洽談一番。
除了和EOR，EGR結(jié)合，王鶴鳴還希望能把食品級二氧化碳出售給飲料公司、啤酒公司，把固體二氧化碳（俗稱“干冰”）出售給演出公司、食品保鮮公司，但這些公司對二氧化碳的需求量非常有限。
他也非常關(guān)注對二氧化碳的新型用途，比如國際上用二氧化碳制作可降解的飯盒、用二氧化碳和氫反應(yīng)合成甲醇等新研究。
但這些都不是盈利的大頭，說起“國內(nèi)有可能在2012年前后開征碳稅”，王鶴鳴的眼睛一亮：“如果一旦開征碳稅，CCS的隱藏效益將會非常高。以碳稅稅率20元/噸來計算的話，以一個企業(yè)每年排放1000萬噸二氧化碳計算的話，一年就要交2億元碳稅，到時候大家肯定爭著啟動CCS，神華則占了先機。”
由于挪威政府對于公司排放到大氣中的每噸二氧化碳征收約50美元的碳稅，挪威位于北海的Sleipner天然氣田1996年就開展了CCS項目，也是世界上最早的海水咸水層封存項目，灌注能力為100萬噸/年。
清華大學熱能工程系助理研究員許兆峰表示，CCS項目要想有收益，要么征收碳稅、要么國家給相關(guān)優(yōu)惠政策。
王鶴鳴還希望，CCS項目能納入CDM項目，目前正向國家發(fā)改委及有關(guān)咨詢機構(gòu)咨詢。“規(guī)模到100萬噸/年的時候，就一定要考慮效益情況，畢竟那時候的投資額要到十億元或者更多了。”
不過，二氧化碳封存的風險也是國際上一直在探討的問題，曾經(jīng)有天然封存的二氧化碳從喀麥隆的尼約斯湖（Lake Nyos）噴出，造成附近人畜死亡。
北京師范大學水科學研究院教授、美國勞倫斯伯克力國家實驗室科學家張可霓則對本報表示，這樣的二氧化碳“殺人湖”只是個案，世界上的CCS項目至今沒有發(fā)生過任何問題。
張可霓使用一種叫tough2的模型，利用地質(zhì)調(diào)查參數(shù)、三維地震數(shù)據(jù)等資料，在二氧化碳尚未注入之前，為神華CCS項目在計算機上預(yù)測二氧化碳在地底下的位移情況，逐步預(yù)測5年、10年、20年、100年、500年、1000年之后的二氧化碳情況。tough2模型可模擬其變化。
這種模擬是注入二氧化碳前的模擬，注入后，監(jiān)測二氧化碳是否泄露有幾種方式。王鶴鳴指出，在注入井旁邊幾十米的地方，還會打一個監(jiān)測井進行監(jiān)測，另外，就是在注入的二氧化碳里面，加入少量示蹤劑，在大氣環(huán)境中檢測有沒有示蹤劑泄露出來，還有，0米到3000米之間，有檢測儀器，采集不同層部的二氧化碳標本，看二氧化碳是否泄露。
風險固然存在，但CCS廣受國際關(guān)注，比如環(huán)保咨詢機構(gòu)AEA集團給英國政府提供的咨詢文件規(guī)定：凡是新建的火力發(fā)電廠必須提供CCS的示范證明才能獲準在英國上馬。在這樣的背景下，中國需要走出第一步。
張東曉表示，神華CCS工業(yè)化示范項目的目的，就在于掌握關(guān)鍵技術(shù)，為將來如何能夠降低費用、提高效率做準備。
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