向著天空噴吐煙霧的工業(yè)煙囪通常令人厭惡。但如果說，把這些煙囪倒一個個，讓它把煙噴入大地，在地底下加以利用，從而避免污染，你認為這可行嗎？位于北京東五環(huán)的華能北京熱電廠確實有這樣一座煙囪。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，而是先進入一個有著無數(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，已經(jīng)在市場上獲得了經(jīng)濟效益。
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。目前，全球有100余個CCS項目正在運行或即將運行。
亞太環(huán)境清潔發(fā)展合作組織張御群理事告訴記者，“從首個海上CCS技術(shù)算起，至今已有13個年，直到近幾年，隨著國際社會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)展和改革委員會能源研究所CDM項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項目，但都還處于實驗、摸索的階段。制約CCS技術(shù)發(fā)展的一個重要因素，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 是更加實際的技術(shù)。”崔成說。
二氧化碳捕集利用的經(jīng)濟賬應(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，但是售價高達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市場，目前相對于世界發(fā)達國家，我國在這一領(lǐng)域二氧化碳消費水平極低。
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格是1200元。
北京熱電廠煙氣二氧化碳捕集示范工程項目，每年的運營成本需要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格只有500多元/噸，比市場價低了一半。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，電廠如獲得相關(guān)許可證，捕集二氧化碳就將成為一個不錯的贏利項目。
華能集團技術(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，就會給雙方帶來極大的經(jīng)濟利益和環(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)驗表明，由于二氧化碳比空氣重，驅(qū)油效果遠比空氣好，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。二氧化碳是溫室氣體，注入油田，可以實現(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。
到底是利用還是儲存？
從長遠看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的時候，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。從長遠來看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的時候，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，倪維斗強調(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。”
一個不能不考慮的因素是，二氧化碳的工業(yè)消費量是有限的。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能力是200萬～250萬噸，而一個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，一個電廠的捕集量，就能與全國的消費量持平。
因此，倪維斗補充說，利用為先，但也不能忽視儲存。因為隨著經(jīng)濟的發(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)加以儲備，開展相關(guān)研發(fā)。而在新建的電廠項目中，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，就可以及時實施。實際上，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碳捕集俱樂部。據(jù)悉，除了北京這個剛運行1年多的項目，今年7月，華能集團另一個年捕獲二氧化碳10萬噸的項目已在上海開工，這將是全球最大的燃煤電廠燃燒后碳捕集項目。國際上大型碳捕獲項目多為油氣田項目，燃煤電廠項目則少之又少。
有專家表示，燃煤電廠的碳捕獲項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)首個碳捕獲和封存示范項目正在神華集團進行研發(fā)和評估。這一項目為神華鄂爾多斯100萬噸/年煤直接液化示范工程配套項目。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)”，有專家認為，國內(nèi)真正掌握碳封存技術(shù)的具體時間表很難推算。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)濟學(xué)院曹和平教授提出了異議。他認為，真正大力度投入資金開始進行研究，國內(nèi)外在時間上差不多，都是近幾年，“技術(shù)成熟度差距不大。”他認為，當前的碳捕獲項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)濟效益要遠遠高于垃圾掩埋，“要達到綜合意義上創(chuàng)新，是需要找到‘垃圾’重新利用的機會。僅僅是捕獲下來儲藏了，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。華能的碳捕獲項目更大的意義在于其公益性。”
政策風向標將指向何方？
企業(yè)無法判斷未來是否會大規(guī)模進行二氧化碳捕集和封存，但是有這種可能性。所以，現(xiàn)在儲備這種技術(shù)，就是為了避免重蹈脫硫商機的覆轍。
國家能源局局長張國寶在全球智庫峰會上曾表示，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程。
張國寶強調(diào)說，判斷未來能源技術(shù)方向至關(guān)重要。判斷對了，會引發(fā)一場新的技術(shù)革命，成為新一輪經(jīng)濟增長的引擎；判斷錯了，不僅浪費資源，還會使經(jīng)濟陷入困境。目前國內(nèi)的碳捕獲項目均為工業(yè)級示范項目。“中國本身強調(diào)自主開發(fā)，推出一些這樣的小的示范項目，以試驗技術(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、運行成本、二氧化碳資源化發(fā)展前景進行了深入了解。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，希望電廠加強技術(shù)改進與管理，做好碳捕集項目的技術(shù)儲備，為我國的碳捕集提供技術(shù)支撐。
華能集團有關(guān)負責人對記者說，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，后來當脫硫裝置成為世界公認規(guī)則之時，發(fā)現(xiàn)自己的水平卻不行，“國家巨大的脫硫商機就讓給了國外。”
他說，“我們無法判斷未來是否會大規(guī)模進行二氧化碳捕集和封存，但是有這種可能性。所以，我們現(xiàn)在要儲備這種技術(shù)。”
新聞鏈接
CCS(Carbon Captureand Storage 碳捕集和儲存的縮寫)，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封存地點，并且長期與大氣隔絕的一個過程。
CCU(Carbon Captureand Use 碳捕集和利用的縮寫)，是先將二氧化碳進行儲存，之后再將儲存的二氧化碳進行有效利用，其安全性大大高于CCS。如二氧化碳和氫可進行甲烷、甲醇等有機化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，達到循環(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)，進行永久固碳；還可利用植物的光合作用進行生物固碳。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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