随着“双碳”目标的提出和碳
减排工作的不断推进,中国CCUS技术已进入快速发展时期。中国的CCUS各技术环节均取得了显著进展,部分技术已经具备商业化应用潜力。年初,生态环境部发布《关于印发
钢铁/焦化、现代煤
化工、
石化、火电四个行业
随着“双碳”目标的提出和
碳减排工作的不断推进,中国CCUS技术已进入快速发展时期。
中国的CCUS各技术环节均取得了显著进展,部分技术已经具备商业化应用潜力。
年初,生态环境部发布《关于印发钢铁/焦化、现代煤化工、石化、火电四个行业建设项目环境影响评价文件审批原则的通知》,对原有钢铁、石化和火电三个行业的建设项目环评文件审批原则进行修订,并制定了现代煤化工行业建设项目环评文件审批原则,代替现代煤化工建设项目环境准入条件(试行)。
事实上从2021年起,生态环境部便开展重点行业建设项目
碳排放环境影响评价试点。包括
河北、
吉林在内的七省(市)围绕
电力、钢铁、
建材、
有色、石化和化工等重点行业进行试点。
生态环境部环境工程评估中心高级工程师帅伟表示,火电作为开展碳排放环境影响评价试点的行业之一,已在评价技术方法和管理要求方面作出了先行探索。基于现阶段技术水平和部署安排,主要突出核算项目温室气体排放量,为后续推动行业开展温室气体排放总量和排放强度“双控”奠定基础。
而在四个行业审批原则中,推动减碳技术的示范应用也都被强调。例如,火电建设项目提出要鼓励开展碳捕集、利用及封存工程试点示范,现代煤化工建设项目提出鼓励有条件的地区、企业开展绿氢与煤化工项目耦合、重点工艺环节高浓度二氧化碳捕集、利用及封存等减污降碳协同治理工程示范,钢铁和焦化建设项目探索开展氢
冶金、二氧化碳捕集利用一体化等试点示范。
捕集技术
CO2 捕集技术成熟程度差异较大,目前燃烧前物理吸收法已经处于商业应用阶段,燃烧后化学吸附法尚处于中试阶段,其它大部分捕集技术处于工业示范阶段。
燃烧后捕集技术是目前最成熟的捕集技术,可用于大部分火电厂的脱碳改造。
燃烧前捕集系统相对复杂,整体煤气化联合循环(IGCC)技术是典型的可进行燃烧前碳捕集的系统。
富氧燃烧技术是最具潜力的燃煤电厂大规模碳捕集技术之一,产生的 CO2浓度较高(约 90%~95%),更易于捕获。富氧燃烧技术发展迅速,可用于新建燃煤电厂和部分改造后的火电厂。
当前第一代碳捕集技术(燃烧后捕集技术、燃烧前捕集技术、富氧燃烧技术)发展渐趋成熟,第二代技术(如新型膜分离技术、新型吸收技术、新型吸附技术、增压富氧燃烧技术等)仍处于实验室研发或小试阶段,技术成熟后其能耗和成本会比成熟的第一代技术降低 30% 以上,2035 年前后有望大规模推广应用。
输送技术
在现有 CO2输送技术中,罐车
运输和船舶运输技术已达到商业应用阶段,主要应用于规模10万吨/年以下的 CO2输送。
中国已有的 CCUS示范项目规模较小,大多采用罐车输送。华东油气田和丽水气田的部分 CO2通过船舶运输。管道输送尚处于中试阶段,吉林油田和齐鲁石化(600002)采用路上管道输送 CO2。
利用和封存技术
在 CO2 地质利用及封存技术中,CO2 地浸采铀技术已经达到商业应用阶段,EOR(二氧化碳气驱强化采油) 已处于工业示范阶段,EWR (二氧化碳强化咸水开采)已完成先导性试验研究,ECBM(提高煤层气采收率)已完成中试阶段研究,矿化利用已经处于工业试验阶段CO2 强化天然气、强化页岩气开采技术尚处于基础研究阶段。
国内CCUS现状
国家能源集团鄂尔多斯 CCS示范项目已成功开展了10万吨 / 年规模的 CCS 全流程示范。
中石油吉林油田 EOR (强化采油)项目是全球正在运行的 21 个大型 CCUS 项目中唯一一个中国项目,也是亚洲最大的 EOR 项目,累计已注入 CO2超过200万吨。2021 年7月,中石化正式启动建设我国首个百万吨级CCUS项目(齐鲁石化—胜利油田CCUS项目)。
中国已具备大规模捕集利用与封存 CO2 的工程能力。CCUS技术项目遍布 19 个省份,捕集源的行业和封存利用的类型呈现多样化分布。
中国 13 个涉及电厂和
水泥厂的纯捕集示范项目总的 CO2 捕集规模达85.65万吨/年,11个 CO2 地质利用与封存项目规模达182.1 万吨/年,其中EOR的 CO2利用规模约为154万吨/年。
中国 CO2 捕集源覆盖燃煤电厂的燃烧前、燃烧后和富氧燃烧捕集,燃气电厂的燃烧后捕集,煤化工的 CO2 捕集以及水泥窑尾气的燃烧后捕集等多种技术。
CO2 封存及利用涉及咸水层封存、EOR、驱替煤层气(ECBM)、地浸采铀、CO2 矿化利用、CO2合成可降解聚合物、重整制备合成气和微藻固定等多种方式。
目前,国内 CO2-EOR (二氧化碳气驱强化采油)项目主要集中在东部、北部、西北部以及西部地区的油田附近及中国近海地区。
国内CCUS技术目前已经实现了较大进展,但要实现规模化发展仍存在着经济、
市场、技术、环境和
政策等多方面的困难和
问题,仍面临许多阻力和挑战。
根据《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图(2019)》,随着成本降低、技术进步、政策激励,CCUS技术的产值规模有望在2025年超过200亿元/年,到2050年超过3300亿元/年,按保守情形估计2025-2050年平均年增长率为11.87%。
长期来看,低成本、商业化、集群化规模部署是CCUS大的发展趋势,也是国家实现碳达峰
碳中和目标的重大需求。
捷玛股份成套设备
国华锦界电厂建设的15万吨碳捕集与封存示范项目,属于目前中国规模最大的燃煤电厂燃烧后碳捕集与封存全流程示范项目。
该工程是国华电力在
节能减排、低碳发展道路上的创新实践,被列为
陕西省2018年重点建设项目和集团公司重大科技创新项目,同时获得国家重点研发计划“用于CO2捕集的高性能吸收剂/吸附材料及技术”的支持。
国家能源成立由研究院和锦界电厂为主的碳捕集项目组,多次优化设计方案,采用先进化学吸收法工艺,集成了级间冷却、分流解吸、MVR等多种高效节能工艺,创新应用了高效低端差换热器、超重力反应器、改性塑料填料等设备及材料。
捷玛股份以其技术、生产优势成为该项目热交换项目成套设备供应商。