二氧化碳，別名碳酸氣，是導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率達(dá)到55%。2009年12月7日，哥本哈根會(huì)議對(duì)發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家在溫室氣體減排上的責(zé)任進(jìn)行磋商約定，我國政府作出了莊嚴(yán)承諾，2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的二氧化碳排放量比2005年下降40％－45％。時(shí)隔不久，華能上海石洞口第二電廠的世界火電行業(yè)最大的10萬噸級(jí)二氧化碳捕集裝置正式投產(chǎn)。

至此，捕集二氧化碳，實(shí)現(xiàn)碳減排，我國快速地從技術(shù)示范走到了規(guī)?；瑸闇厥覛怏w減排掀開了新的一頁。

如何“抓捕”二氧化碳

對(duì)于二氧化碳我們其實(shí)并不陌生，綠色植物能夠吸收它，人類呼吸會(huì)排出它，我們還常用它的固體形態(tài)“干冰”來保持低溫。然而，也就是這樣一種在大氣中濃度并不是很高的氣體，正在影響著我們的生存環(huán)境，科研人員也正在努力通過各種方法將它從大氣中“剝離”出來。

把煤炭作為能量來源的燃煤電廠是二氧化碳的排放大戶，也就自然地成為捕集二氧化碳的重點(diǎn)行業(yè)之一。以華能上海石洞口第二電廠為例，機(jī)組不僅具有優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性能，而且同步建設(shè)煙氣脫硫、煙氣脫硝、煙氣脫碳裝置，完善的環(huán)保設(shè)施是工程建設(shè)的最大特點(diǎn)。其中的煙氣脫碳裝置，也就是“碳捕集”項(xiàng)目的裝置，是經(jīng)華能旗下西安熱工研究院科研人員的攻關(guān)，全部自行研發(fā)設(shè)計(jì)建造而成。這一“碳捕集”項(xiàng)目分為捕集和精制兩大區(qū)域，整個(gè)脫碳區(qū)域管道縱橫，貌似小型化工廠。尤其顯眼的是存儲(chǔ)二氧化碳的罐子，技術(shù)人員告訴記者，罐子中儲(chǔ)存的就是已經(jīng)捕集到的保存在-15℃以下的低溫液態(tài)二氧化碳。

別看二氧化碳在我們身邊隨處存在，但是要將其“捕捉”出來卻并不容易，石洞口二廠的碳捕集項(xiàng)目，針對(duì)燃煤電站煙氣中二氧化碳含量低和粉塵濃度高等特點(diǎn)，采用了燃燒后捕集技術(shù)的化學(xué)吸收法，這也是目前國際上燃煤電廠碳捕集項(xiàng)目普遍采用的辦法，即在對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝、除塵、脫硫的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)吸收法實(shí)現(xiàn)脫碳。

記者了解到，二氧化碳捕集工藝流程主要由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、再生塔系統(tǒng)、溶液系統(tǒng)、循環(huán)水冷卻系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)等組成。鍋爐排放的煙氣首先通過SCR法脫硝、靜電除塵、濕法煙氣脫硫進(jìn)行預(yù)處理，然后，在吸收塔內(nèi)復(fù)合胺溶液與煙氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，從而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、冷凝、提純等精處理工藝環(huán)節(jié)后，得到高純度的液體二氧化碳產(chǎn)品，儲(chǔ)存或裝車出廠。

技術(shù)人員告訴記者，大氣中二氧化碳的含量只有0.03%，而燃煤電廠所排放的煙氣中二氧化碳含量約10%－15%，電廠的脫碳裝置就好比給燃煤電廠裝上了過濾網(wǎng)，把干凈氣體排放出去，把二氧化碳過濾下來集中處理。

通過這樣的“抓捕”程序，可以獲得純度大于99.5%的二氧化碳，再經(jīng)過壓縮、精制，最后可以產(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。

如何“處理”二氧化碳

按照石洞口二廠“碳捕集”裝置設(shè)計(jì)能力，年運(yùn)行可達(dá)8000小時(shí)，經(jīng)過一年來的性能測(cè)試，設(shè)計(jì)生產(chǎn)10萬噸/年二氧化碳的這一裝置，其實(shí)際產(chǎn)能可達(dá)到12萬噸/年。

這是一個(gè)令人欣喜的數(shù)字，但也帶來一個(gè)新的問題。如此數(shù)量的二氧化碳被收集來之后該怎么處理呢？

是進(jìn)行后續(xù)利用，還是封存起來，其實(shí)也是世界范圍內(nèi)二氧化碳捕集項(xiàng)目遇到的共同難題。中國工程院院士倪維斗曾表示：“對(duì)于中國來說，首先要做二氧化碳利用，把利用放在前面考慮。從長(zhǎng)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’。”

就目前來看，二氧化碳的用途非常廣泛：可以用作機(jī)器鑄造業(yè)的添加劑；可以用作金屬冶煉業(yè)的質(zhì)量穩(wěn)定劑；可以用作陶瓷搪瓷業(yè)的固定劑；可以用于碳纖維、工程塑料、瀝青、建材等的生產(chǎn)，還可以用在食品、消防等各種行業(yè)。但是，據(jù)專家介紹，二氧化碳的用途雖多，用量卻并不大，比如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，可以滿足整個(gè)市場(chǎng)需求量的近2/3。

利用二氧化碳，實(shí)際上就是間接減排。目前，市場(chǎng)供應(yīng)的二氧化碳產(chǎn)品中，有相當(dāng)一部分來源于燃燒天然氣、燃燒石灰石、開采二氧化碳?xì)馓锏纫陨a(chǎn)二氧化碳為目的的制備方式，電廠捕集二氧化碳并進(jìn)行精處理后，可以替代原有的二氧化碳生產(chǎn)方式，達(dá)到碳總量減排的目的。對(duì)二氧化碳捕集產(chǎn)品進(jìn)行循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)總量控制和二氧化碳產(chǎn)品資源化，是目前國際上燃煤電站實(shí)現(xiàn)碳減排的主要處理方式。

從世界范圍來看，目前全世界每年向大氣中排放的二氧化碳總量達(dá)到近300億噸，二氧化碳利用量則僅為1億噸左右，遠(yuǎn)不到排放總量的百分之一。那么，既然二氧化碳在利用上的消耗量相對(duì)較少，封存就是必須考慮的處理途徑。然而，目前碳封存是二氧化碳捕集項(xiàng)目中最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，比如封存地的選擇、封存手段的選取等都是有待攻克的科研課題。在我國，關(guān)于二氧化碳儲(chǔ)存的研究已經(jīng)在進(jìn)行：中石油(11.58,0.00,0.00%)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(duì)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(19.96,0.00,0.00%)進(jìn)行10萬噸/年二氧化碳鹽水層封存示范……從示范到規(guī)模化應(yīng)用，還有不少的道路要走。

如何“推廣”碳捕集項(xiàng)目

雖然“碳捕集”項(xiàng)目的成效有目共睹，然而真正實(shí)際運(yùn)行“碳捕集”的電廠仍是少數(shù)。

在談到碳捕集項(xiàng)目的推廣之際，無論是專家還是企業(yè)層面，都談到成本高昂的難題。以石洞口二廠的“碳捕集”項(xiàng)目為例，工程概算投資1.59億元人民幣，在運(yùn)行過程中，各種消耗品用量也不能忽視，其主要消耗品有電、蒸汽、水、化工藥品等，如每捕集1噸二氧化碳，就要消耗約3.5吉焦的熱能和大約90千瓦時(shí)的電量。美國工程院院士、“全球氣候與能源計(jì)劃”負(fù)責(zé)人、斯坦福大學(xué)普里克特能源研究所所長(zhǎng)林·奧爾認(rèn)為，常規(guī)電廠加上“碳捕集”技術(shù)之后，煤電的成本會(huì)在8美分到9美分（約合人民幣0.54元－0.61元）每千瓦時(shí)之間，會(huì)比風(fēng)電還要貴。因此，這樣的成本也不是所有的電廠都能承受得起的。

根據(jù)美國華裔物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主朱棣文教授的計(jì)算，實(shí)施碳捕集實(shí)際要用燃煤電廠1/4的電力，并花費(fèi)10億美元來進(jìn)行二氧化碳捕集和封存。即便在美國，也要用8年－10年的時(shí)間發(fā)展先進(jìn)的、可推廣可承受的二氧化碳捕集和封存技術(shù)。同時(shí)，反觀歐洲國家碳減排壓力并不大，因?yàn)榉▏壳?0%的電力產(chǎn)自核電，英國北海天然氣很豐富，丹麥通過風(fēng)能等也解決了低碳問題。

臨淵羨魚，不如退而結(jié)網(wǎng)。我們面對(duì)的現(xiàn)實(shí)是，全球30%－40%的二氧化碳排放來自于燃煤電廠，而在煤炭資源豐富的我國，這個(gè)指標(biāo)高達(dá)40%－50%，同時(shí)我國經(jīng)濟(jì)要發(fā)展，對(duì)能源的需求只會(huì)增不會(huì)減，節(jié)能減排的任務(wù)任重道遠(yuǎn)；當(dāng)然，我們也要看到另一個(gè)現(xiàn)實(shí)，一年半以前，華能北京熱電廠“碳捕集”項(xiàng)目運(yùn)行，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3000噸／年；一年前，重慶合川發(fā)電有限責(zé)任公司雙槐電廠“碳捕集”項(xiàng)目運(yùn)行，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1萬噸/年，幾乎同時(shí)，石洞口二廠“碳捕集”項(xiàng)目運(yùn)行，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)10萬噸/年，一個(gè)個(gè)數(shù)量級(jí)單位的“跳級(jí)”，表明了我國在“碳減排”上的努力。

業(yè)內(nèi)專家建議，應(yīng)該把二氧化碳捕集的一些前期工作放在國家層面來做，一方面有效避免重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)，另一方面從宏觀上布局二氧化碳捕集的規(guī)劃，打造碳減排產(chǎn)業(yè)鏈條，既降低捕集成本又打通二氧化碳利用的后續(xù)渠道。

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