齊魯石化第二化肥廠氣體聯合車間職工正在調控4000立方米二氧化碳球罐達到最佳作業狀態。曹業琦攝
二氧化碳捕集、使用與封存過程示意圖。圖表來曆於網絡
節能降碳,不止靠種樹,也要靠技能。現在,二氧化碳捕集、使用與封存(CCUS)技能正日益遭到國內外重視。
CCUS是指將二氧化碳從工業或其他碳排放源中捕集,並運送到特定地點加以使用或封存的技能,具有減排規模大、減排效益顯著的特色,被形象地稱為“碳捕手”。聯合國政府間氣候變化專門委員會指出,CCUS是保證完成《巴黎協議》氣候方針的重要技能支撐,絕大多數氣候模式都需要以它完成深度減排方針。
從全球來看,CCUS項目歐美發達國家布局較早,而我國也已進入工業化演示階段。今年1月29日,我國石化集團建造的國內首個百萬噸級CCUS項目——齊魯石化-勝利油田CCUS項目建成中交,投產後每年可減排二氧化碳100萬噸,相當於植樹近900萬棵、近60萬輛經濟型轎車停開1年。
那麼,這個我國現在最大的“碳捕手”具體是怎樣作業的?CCUS在我國的前景怎麼?
“吃”進二氧化碳,“吐”出石油
齊魯石化-勝利油田CCUS項目由兩部分組成:齊魯石化負責二氧化碳捕集,勝利油田負責二氧化碳驅油與封存。在因CCUS項目走到一同之前,兩家企業各有各的“煩惱”。
huagongqiyeshitanpaifangdahu。youyuchanpintexing,jibianzaigaijingongyiheyouhuadonglijiegouhou,huagongqiyerengxuyaohaofeihenduohuashidongli,ranhouyoueryanghuatandegangxingpaifang。yinci,zaiquanqiuditanniandai,huagong、水泥、鋼鐵這些傳統職業的減碳壓力猛增。
對(dui)油(you)田(tian)來(lai)說(shuo),怎(zen)麼(me)創(chuang)新(xin)開(kai)展(zhan)大(da)幅(fu)進(jin)步(bu)石(shi)油(you)采(cai)收(shou)率(lv)技(ji)能(neng),研(yan)製(zhi)新(xin)的(de)驅(qu)油(you)方(fang)法(fa)迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)。要(yao)處(chu)理(li)這(zhe)個(ge)難(nan)題(ti),其(qi)中(zhong)一(yi)個(ge)思(si)路(lu)便(bian)是(shi)使(shi)用(yong)高(gao)純(chun)度(du)的(de)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。
一個想減碳,一個想求碳,雙方一拍即合。
“齊魯石化第二化肥廠煤氣化設備排放的尾氣歸於優質的二氧化碳資源,不隻排放量大,而且提純後純度可達99%以上。”齊魯石化第二化肥廠氣體聯合車間主任耿濤告知記者,經過深冷和壓縮技能,以及自主研製的捕集設備,齊魯石化每年可以收回100萬噸的二氧化碳。被捕集的這些二氧化碳會由專門的運送車輛運往80公裏外的勝利油田。在那裏,10餘座無人值守的注氣站將日夜不停地向附近的注入井加注這種新型“驅油神氣”。
“將搜集的二氧化碳注入油層,可以增加原油流動性,一起‘無孔不入’的二氧化碳也能把岩層縫隙中的原油‘驅趕’出來,然後大幅進步石油采收率。”我國石化高檔專家、勝利油田CCUS項目部經理陳軍表示,二氧化碳驅油的功率比水高40%,預計未來15年可完成增油近300萬噸。
更重要的是,經過置換油氣、溶解與礦化效果,注入的二氧化碳完成了地下封存。“一次封存率能到60%至70%。”勝sheng利li油you田tian勘kan探tan開kai發fa研yan究jiu院yuan首shou席xi專zhuan家jia兼jian氣qi驅qu試shi驗yan室shi經jing理li張zhang傳chuan寶bao說shuo,小xiao部bu分fen二er氧yang化hua碳tan會hui跟gen著zhe原yuan油you一yi塊kuai采cai出chu,但dan仍reng會hui被bei勝sheng利li油you田tian自zi主zhu攻gong關guan研yan製zhi的de“伴氣憤捕集回注係統”捕捉,從頭注回油井,然後終究使封存率挨近100%。由此,既能進步石油產值,還能削減二氧化碳向空氣中的排放,兼具生態效益與經濟效益的CCUS項目,真實做到了“變廢為寶”。
我國石化集團副總工程師兼齊魯分公司代表、黨委書記韓峰介紹說:“齊魯石化-勝利油田CCUS項目投產後可有力推進化石動力潔淨化、潔淨動力規模化、生產過程低碳化,構成可複製、可推廣的石化經驗。”
下降本錢、構成商業化模式是關鍵
對“碳捕手”們來說,本錢與商業化問題始終是一個應戰。隻要構成各方都“有利可圖”的商業模式,才能招引更多企業采用CCUS技能,推動CCUS產業進入自我良性循環。
以齊魯石化-勝利油田項目為例,CCUS的經濟賬該怎樣算?
簡(jian)單(dan)來(lai)說(shuo),假(jia)如(ru)不(bu)考(kao)慮(lv)其(qi)他(ta)要(yao)素(su),勝(sheng)利(li)油(you)田(tian)多(duo)產(chan)的(de)原(yuan)油(you),便(bian)是(shi)這(zhe)條(tiao)產(chan)業(ye)鏈(lian)上(shang)終(zhong)究(jiu)贏(ying)利(li)的(de)來(lai)曆(li)。油(you)田(tian)多(duo)產(chan)原(yuan)油(you),有(you)了(le)收(shou)益(yi),才(cai)願(yuan)意(yi)拿(na)出(chu)一(yi)部(bu)分(fen)向(xiang)上(shang)遊(you)齊(qi)魯(lu)石(shi)化(hua)購(gou)買(mai)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。而(er)隻(zhi)要(yao)這(zhe)部(bu)分(fen)“買碳錢”大於齊魯石化進行碳捕集和運送的本錢,上遊企業才有動力繼續做這件事。這是“用碳驅油”場景下最基礎的商業模式。
但是,原油價格隨世界商場有起有落,給整個項目收入帶來了不確定性。怎麼對抗商場風險?無非節流、開源兩條路。
節流,便是從各個環節下降經濟本錢。耿濤告知記者,比方在運營環節,齊魯石化充分使用節能新技能,收回各環節餘熱、餘壓,進步設備能量使用功率,既下降了運行本錢,也避免了“在減碳過程中增加碳排放”。又如在運送環節,勝利油田高檔專家呂廣忠估算,現在經過罐車運送,1噸二氧化碳運送1公裏需要0.8元-1元,而使用管道運送本錢至少能降一半左右。在談到項目下一步開展時,勝利油田工程建造辦理部經理孫寧鬆表示:“要按照我國石化一致部署,盡早啟動並建成齊魯石化到勝利油田的二氧化碳運送管道,進一步下降運送本錢,打造成可複製可推廣的CCUS全產業鏈演示基地和標杆工程。”
“整體來看,CCUS可以將二氧化碳從排放源頭攔截,稱得上減碳的‘強效藥’;由於技能環節多、工程雜亂,現在仍是一種本錢很高的‘貴價藥’。”我國環境學會CCUS專委會副主任彭勃說,“但跟著材料化學等領域的技能進步和大規模工業化使用,本錢製約有望破除。”
開源方麵,除了拓展二氧化碳商場如使用於建築材料、農業肥料、工gong業ye化hua學xue原yuan料liao等deng之zhi外wai,一yi些xie業ye內nei人ren士shi也ye指zhi出chu了le碳tan排pai放fang買mai賣mai係xi統tong的de潛qian力li。我wo國guo世shi界jie工gong程cheng谘zi詢xun有you限xian公gong司si高gao檔dang工gong程cheng師shi張zhang建jian紅hong主zhu張zhang將jiang碳tan捕bu集ji量liang核he定ding為wei碳tan彙hui量liang,歸gui入ru全quan國guo碳tan買mai賣mai商shang場chang進jin行xing買mai賣mai,經jing過guo碳tan彙hui項xiang目mu補bu償chang機ji製zhi保bao證zhengCCUS項目安穩的資金來曆。
潛力巨大,不可或缺
“碳捕手”之所以重要,首要在於其不可或缺。
據我國工程院猜測,2060年我國一次動力消費量將達55.7億噸標煤,其中化石動力消費占比約26.8%,將發生27.1億噸的二氧化碳排放量。經過森林、草原、濕地等抵消16億-19億噸後,仍有10億噸左右的缺口。假如2060年我國要完成碳中和,這個缺口該由誰來填補呢?現在來看,以CCUS為代表的人工減碳固碳技能,是最有可能的候選。
正如清華大學環境學院教授王燦所說:“樂觀情景下,可再生動力未來全麵替代化石動力,動力係統的碳排放量將十分小,可以用農林碳彙抵消,那麼,咱們對CCUS的依賴將十分小。但還有另一種情景,考慮動力安全、產業結構、擱淺資產風險、電網安穩性要求等,未來還需要依賴必定的化石動力,此時,要完成碳中和就必須部署相應規模的CCUS項目。”
已然缺口如此大,我國的“碳捕手”們能擔此重任嗎?答案是:我國二氧化碳地質封存的潛力巨大,且具備大規模捕集使用與封存的工程能力。由生態環境部環境規劃院牽頭編寫的《我國二氧化碳捕集使用與封存(CCUS)年度報告(2021)》顯示,我國經過“用碳驅油”與“用碳換氣”技能,可分別封存二氧化碳約51億噸、90億噸,使用幹涸氣藏可封存約153億噸。
正是看到了“碳捕手”的可觀前景,世界各國開始紛繁上馬CCUS項目,美國、英國、日本、澳大利亞等國家紛繁製定方針鼓舞CCUS開展。據《劍橋動力論壇》雜誌的數據,現在全球正在運行中的CCUS設備挨近30座,碳捕集超過4000萬噸/年。世界動力署猜測,全球使用CCUS減碳在2030、2035、2050年將分別達到16億噸、40億噸、76億噸,占2020年全球碳排放總量的4.7%、11.8%、22.4%,CCUS技能在未來全球減排降碳中將扮演重要角色。
在我國,CCUS職業也益發遭到重視。2021年,我國初次將開展CCUS重大項目演示歸入國家“十四五”規劃;同年發布的《中共中央國務院關於完好準確全麵遵循新開展理念做好碳達峰碳中和作業的定見》,CCUS被列入綠色低碳重大科技,並提出“推進規模化碳捕集使用與封存技能研製、演示和產業化使用”;人民銀行推出的碳減排支撐東西也為CCUS供給金融支撐……
更多“碳捕手”正在如火如荼地建造:我國石油在今年2月啟動300萬噸CCUS重大工程演示項目;廣彙動力300萬噸CCUS項目在今年3月正式開工建造;中海油海上千萬噸CCUS集群項目已簽署體諒備忘錄……
“jinliangnianlai,gegetujinghuanraotanzhonghezaiquanminfanweineizuolehendadefangzhenhekexuepuji,tanbujishiyongyufengcunduiyuwanchengtanzhonghedezhongyaoxingyibeigengguangfandirenshidao。”我國環境學會CCUS專委會秘書長張九天說,“信任未來會有更多的鼓勵辦法出台。”(來曆:人民日報海外版記者韓維正)
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二氧化碳捕集使用
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