碳捕集 昂貴的第一步
“原理工藝都弄明白了嗎?”劉誠問。眾人齊搖頭。
劉誠笑了:“那我再講一遍。”每個月總有那么幾天,劉誠都要不斷重復這套技術工藝。
作為華能北京熱電廠的工程師,他這時候的任務就是解說:向慕名而來的參觀者,解說廠里這套著名的二氧化碳捕集裝置。
2007年8月,華能北京熱電廠鏟掉廠里的150平米綠化帶,投資2100萬元、耗時八個月建起全國第一個碳捕集技術的示范項目。
以煤炭為原料的發(fā)電廠,會產(chǎn)生大量污染環(huán)境的煙氣。只有經(jīng)過脫硝、電氣除塵、脫硫等污染物處理工序才允許向大氣中排放,但被排放出去的煙氣中12%是二氧化碳。
現(xiàn)在,這些二氧化碳將在碳捕集裝置的幫助下,作一趟前所未有的奇妙旅行。
從煤電廠到可樂瓶
“請先看這邊。”劉誠手指東方。
那里有兩座塔,高28米,寬1.5米,在塔壯管粗的電廠里顯得很瘦小,但卻是整個工廠里最先進的設備之一。
右邊的名叫“吸收塔”,負責從煙氣中吸收二氧化碳。
通往排放煙塔的管道上開了條岔路,強勁的吸風機將電廠煙氣總量的千分之一送往瘦長的吸收塔。
“在吸收塔里,一種名叫MEA的特制溶液會從塔頂部噴灑下來,與煙氣充分接觸。”劉誠很懂技術,但如果參觀者不太熟悉化工行業(yè),他就盡量講得淺顯些。
MEA溶液與煙氣中的二氧化碳發(fā)生化學反應,生成氨基甲酸鹽,停留在吸收塔中。但只有85%的二氧化碳能幸運地留下,還有15%仍舊跟隨余下的煙氣被直接排放了。
緊接著,新生成的氨基甲酸鹽就被泵打入旁邊的塔——再生塔。
這座塔外形修長,外冷內熱,是發(fā)生化學反應的理想場所。塔內部110攝氏度的高溫,目的是讓氨基甲酸鹽還原成MEA溶液和二氧化碳。
再生塔上方有一根管道直通他處,劉誠讓眾人隨著他的手望去:“二氧化碳就聚集在那里,順著管道被送入精制系統(tǒng)。”
以上便是“捕集系統(tǒng)”的全過程,是碳捕集裝置中的精髓,也是技術難點。
每天,12噸左右二氧化碳被分離出來,經(jīng)過200米長的特制管道被送至第二階段的處理系統(tǒng)——精制系統(tǒng)。
“從再生塔出來的二氧化碳,可以供工業(yè)使用了,但對于醫(yī)藥和食品行業(yè)來說還不夠純,所以需要精制。”劉誠把眾人帶到離塔十米的另一組設備前。
與之前的捕集系統(tǒng)的先進工藝相比,精制系統(tǒng)的工藝比較古老。
“在中國已經(jīng)有二三十年的歷史了,”劉誠解釋,“只是以前都運用在化工行業(yè),這次是用在燃煤電廠。”
在這里,純度已達93%的工業(yè)級二氧化碳再經(jīng)過加壓、冷卻、除濕、脫硫等多道化學工序,升級為純度達99.99%的食品級二氧化碳,再通過冷凝器變身液體,最后被注入專門的儲藏罐。
儲藏罐矮且壯,容量不大,能裝50個立方米的液態(tài)二氧化碳。但通常情況下,罐子都裝不滿,因為中間商的需求旺盛。
每隔一天,一輛特制的運輸罐車便開進廠里,把20多噸的液態(tài)二氧化碳裝走,批發(fā)給中間商。中間商以500元/噸的價格買入,再賣給有需要的企業(yè),比如說碳酸飲料公司。
如果你手邊有罐可口可樂,不妨拿起來看看生產(chǎn)地址。
如果是北京工廠,那巧得很,可樂里的二氧化碳,就是這家燃煤電廠捕集的。而其他地區(qū)生產(chǎn)的可樂,仍是向傳統(tǒng)的生產(chǎn)商——化工企業(yè)購買二氧化碳的。
這套碳捕集裝置的成本究竟是多少?
“投入總共2100萬,從設計、施工到運營。目前,運營成本與收益基本持平。”蔡洪旺答得很快。
這是全國第一套燃煤電廠二氧化碳產(chǎn)業(yè)鏈,尚處示范階段,每年捕集量只有3000噸,并且投資甚高。
“當然,它剛起步,前途未卜。”一位清華大學低碳實驗室的教授也擠在參觀的人群中,她專門研究技術與社會的關系。
在從電廠返回的途中,這位教授繼續(xù)感嘆:“但它代表了必然的方向——肆意排放的時代結束了,人們必須將二氧化碳搜集起來,給它找個對氣候無害的新歸宿。”
只捕集、尚無封存
“全國已建成三個這樣的碳捕集示范項目。”劉誠對記者說。
其中兩個都隸屬于國內最大電力企業(yè)——華能集團。2008年,華能北京熱電廠成功投運,激勵華能集團進行更大的嘗試。
2009年,華能集團給旗下上海石洞口第二熱電廠加裝了碳捕集裝置,年捕集量達到了12萬噸。
第三套碳捕集裝置則在重慶合川雙槐電廠,建成于2010年初。它采用相似的捕集技術,一年可捕集一萬噸二氧化碳,主要供給工業(yè)企業(yè)制作干冰。其投資方是另一家中國能源巨頭——中電投集團。
對有實力的企業(yè)來說,這樣的項目只代表著起步。
華能集團正在天津建設一家新電廠,它采用的碳捕集技術,能在煤炭燃燒前就將二氧化碳分離搜集起來,效率比燃燒后捕集高,但成本也更為昂貴。
根據(jù)記者搜集的信息,中電投、大唐、華電、國電都擁有這座新電廠的股份。同時,中電投、大唐也分別籌備著自己的新技術電廠。
“在引入碳捕集技術時,中國龍頭企業(yè)有一股強烈的意愿,希望能成為行業(yè)的領袖。”氣候組織(中國區(qū))項目經(jīng)理尹樂對記者總結,她長期觀察碳捕集技術在中國的發(fā)展應用。
但她同時分析,這些中國企業(yè)在示范碳捕集技術時,有一個共同點——碳捕集之后他們選擇了利用,而不是封存。這與國外碳捕集示范項目的做法差別很大。
實際上,碳捕集只是一整套解決燃煤電廠二氧化碳排放技術的第一步,將搜集的二氧化碳送往何處,才是問題能否解決的關鍵。這一整套技術被稱作“碳捕集與封存”(CCS,carbon capture and storage)。
將二氧化碳注入廢棄油田,既可以減少大氣中的二氧化碳絕對量,也可以增加油田的采收率。如果能確保二氧化碳的安全不泄漏,可以算作目前最理想的模式,也是歐美企業(yè)最認可的處理方法。
但在中國,這一領域的示范項目尚未起步。無論是北京項目、上海項目,還是重慶項目,二氧化碳都作為最終產(chǎn)品進入了流通領域。而在建的具備碳捕集技術的新電廠,搜集到的二氧化碳短期內也不沒有進行封存。
一位中電投內部人士透露,中電投在廊坊建設的電廠能進行碳捕集,盡管裝配了運輸管道,但投產(chǎn)初期是不會考慮注入油田的。
“如果只捕集不封存,便違背了CCS技術的初衷。”尹樂說。只有完成封存才算是減少了大氣中的二氧化碳含量,否則只是換個方式把二氧化碳排入了大氣。
成本難題依然
中國企業(yè)想采取更為徹底的CCS技術,需跨過不少障礙。
首先是技術的成熟度。在美國,將碳注入油田封存的技術并非新生事物,30年前便在化工行業(yè)有所運用。
但在中國,一切都只是開始。目前,只有中石油一家企業(yè)在進行二氧化碳注入油田的技術試驗,并且仍停留在實驗室階段。
更重要的是,高成本成為繼續(xù)發(fā)展的障礙。
華能坦言,他們正與中石油洽談合作,希望能將捕集后的二氧化碳送往中石油的廢棄油田封存。但有知情人士向記者透露,由于出現(xiàn)了難以調和的障礙,雙方的談判目前已陷入僵局。
根據(jù)記者的進一步了解,“無法調和的障礙”指的便是合作中的利益問題。碳捕集是項成本昂貴的技術。國際能源機構估算,采用CCS與不采用CCS的燃煤電站相比,發(fā)電費用會增加50%。
盡管只是示范項目,但發(fā)電企業(yè)仍希望收回一定的成本,但對油田來說,既然已經(jīng)擁有性價比更高的水蒸氣驅油法,為何還要使用如此昂貴的二氧化碳來提高采收率?
“一種技術發(fā)展到一定階段,就不僅僅是技術的問題了,需要更高力量的介入。”尹樂評價。
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