CCS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

二氧化碳捕集利用與封存技術(shù)

清華大學(xué)煤清潔燃燒國(guó)家工程研究中心NERCofCleanCoalCombust.卓建坤清華大學(xué)熱能工程系2016-01-19技術(shù)交流技術(shù)開展現(xiàn)狀CCS技術(shù)在CO2減排中的奉獻(xiàn)CCS技術(shù)介紹國(guó)際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術(shù)評(píng)價(jià)2世界范圍內(nèi)CO2減排技術(shù)潛力3Source:IEA,2010b中國(guó)燃煤發(fā)電CO2排放情況4單位供電量的CO2減排量5中國(guó)各能源技術(shù)對(duì)CO2的減排奉獻(xiàn)6中國(guó)CCS技術(shù)開展相關(guān)政策7內(nèi)容CCS技術(shù)在CO2減排中的奉獻(xiàn)CCS技術(shù)介紹國(guó)際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術(shù)評(píng)價(jià)8CCS流程圖9CO2捕集方式優(yōu)缺點(diǎn)10運(yùn)輸技術(shù)11運(yùn)輸在CCS中技術(shù)成熟度最高，其中管道運(yùn)輸是目前比較成熟的CO2運(yùn)輸方式。此外也可以選擇船舶和陸路低溫儲(chǔ)罐運(yùn)輸，船舶運(yùn)輸本錢較低，但需求有限，所以規(guī)模較小。而公路運(yùn)輸?shù)谋惧X過高，只能用于小規(guī)模運(yùn)輸全球幾個(gè)大規(guī)模CCS工程的管道運(yùn)輸長(zhǎng)度〔GlobalCCSInstitute，2015〕封存方案12地質(zhì)封存工程13EOR工程141〕EOR在美國(guó)和加拿大已經(jīng)開展了40余年，中國(guó)也對(duì)EOR進(jìn)行了大量的研究〔范希良等，2009；沈平平等，2009〕，屬于相對(duì)成熟的技術(shù)，風(fēng)險(xiǎn)小于咸水層。2〕人類對(duì)已開發(fā)油田的地質(zhì)情況比鹽水層掌握的更加充分，開展EOR封存可以省卻大量的勘探本錢。3〕在已有油田進(jìn)行CO2封存，可以減少根底設(shè)施投資本錢。4〕開展EOR，能夠在實(shí)現(xiàn)CO2封存的根底上增加原油產(chǎn)出，產(chǎn)生客觀的經(jīng)濟(jì)效益，改善CO2封存工程的經(jīng)濟(jì)性。內(nèi)容CCS技術(shù)在CO2減排中的奉獻(xiàn)CCS技術(shù)介紹國(guó)際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術(shù)評(píng)價(jià)15全球不同生命周期的大規(guī)模CCUS工程16大型CCS工程為碳捕集量達(dá)80萬(wàn)t/a以上的燃煤電廠或40萬(wàn)t/a以上的其它排放工業(yè)全球列入方案的CCS大型工程共有54個(gè)，其中13個(gè)已經(jīng)投入運(yùn)行，9個(gè)在建設(shè)中，32個(gè)在方案中GlobalCCSInstitute，2015捕集類型17運(yùn)輸類型18封存類型19行業(yè)20中國(guó)CCS技術(shù)示范工程21項(xiàng)目名稱地點(diǎn)規(guī)模示范內(nèi)容現(xiàn)狀中國(guó)石油吉林油田CO2-EOR研究與示范吉林油田封存量：約10萬(wàn)t/aCCS-EOR2007年投運(yùn)中科金龍CO2化工利用項(xiàng)目江蘇泰興利用量：約8000t/a酒精廠CO2化工利用2007年投運(yùn)華能集團(tuán)北京熱電廠捕集試驗(yàn)項(xiàng)目北京高碑店捕集量：3000t/a燃燒后捕集2008年投運(yùn)中海油CO2制可降解塑料項(xiàng)目海南東方市利用量：2100t/a天然氣分離CO2化工利用2009年投運(yùn)華能集團(tuán)上海石洞口捕集示范項(xiàng)目上海石洞口捕集量：12萬(wàn)t/a燃燒后捕集2009年投運(yùn)中電投重慶雙槐電廠碳捕集示范項(xiàng)目重慶合川捕集量：1萬(wàn)t/a燃燒后捕集2010年投運(yùn)中石化勝利油田CO2捕集和驅(qū)油小型示范勝利油田捕集量：4萬(wàn)t/a燃燒后捕集CCS-EOR2010年投運(yùn)神華集團(tuán)煤制油CO2捕集和封存示范內(nèi)蒙古鄂爾多斯捕集量：約10萬(wàn)t/a煤液化廠捕集-咸水層2011年投運(yùn)新奧集團(tuán)微藻固碳生物能源示范項(xiàng)目?jī)?nèi)蒙古達(dá)拉特旗利用量：約2萬(wàn)t/a煤化工煙氣生物利用一期投產(chǎn)，二期在建，三期籌備華能綠色煤電IGCC電廠捕集利用和封存示范天津?yàn)I海新區(qū)捕集量：6-10萬(wàn)t/a燃燒前捕集CCS-EOR2011年啟動(dòng)華中科技大學(xué)35MW富氧燃燒技術(shù)研究與示范湖北應(yīng)城市捕集量：5-10萬(wàn)t/a富氧燃燒捕集+鹽礦封存2011年項(xiàng)目啟動(dòng)，2012年開工建設(shè)榆林煤化工捕集項(xiàng)目陜西榆林捕集量：5萬(wàn)t/a--2012年11月建成延長(zhǎng)石油興化新科氣體捕集示范陜西興平捕集量：8萬(wàn)t/a食品級(jí)已建成中石油和神華集團(tuán)合作推動(dòng)鄂爾多斯盆地10萬(wàn)噸級(jí)先導(dǎo)性試驗(yàn)及百萬(wàn)噸級(jí)示范工程內(nèi)蒙古鄂爾多斯--長(zhǎng)慶油田驅(qū)油2014年4月啟動(dòng)大唐高井熱電廠CCS項(xiàng)目北京石景山區(qū)減排量：195萬(wàn)t/a制取高純液態(tài)CO22014年11月27號(hào)投產(chǎn)內(nèi)容CCS技術(shù)在CO2減排中的奉獻(xiàn)CCS技術(shù)介紹國(guó)際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術(shù)評(píng)價(jià)22問卷調(diào)研(共237份)年齡人數(shù)比率>6020.8%50-6093.8%40-50208.4%30-405623.6%20-3015063.3%單位人數(shù)比率高等院校19381.4%工業(yè)部門614.29%科研機(jī)構(gòu)342.5%其他41.7%職稱人數(shù)比率教授/正高2611.0%副教授156.3%高工62.5%副高20.8%工程師62.5%講師208.4%研究員73.0%助研93.8%學(xué)生14259.9%未知31.3%開展現(xiàn)狀與前景中國(guó)的技術(shù)水平和應(yīng)用水平與國(guó)際水平存在一定差異，尤其在EOR上，差異更為明顯。中國(guó)的CCS相關(guān)技術(shù)水平整體處于示范以及研究階段，而國(guó)際CCS相關(guān)技術(shù)水平那么全部處于示范階段以上，EOR更是根本實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化成熟。中國(guó)的CCS相關(guān)技術(shù)應(yīng)用水平整體處于研究階段，個(gè)別處于示范階段，而國(guó)際的CCS相關(guān)技術(shù)應(yīng)用水平那么整體處于示范階段，EOR更是處于特定條件下市場(chǎng)化應(yīng)用水平。開展現(xiàn)狀與前景應(yīng)用水平都會(huì)略低于技術(shù)水平，而在二者差異上，中國(guó)要小于國(guó)際，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要為國(guó)際先進(jìn)水平的引進(jìn)。在未來(lái)的開展中,CCS相關(guān)捕集技術(shù)中燃燒后捕集更具開展優(yōu)勢(shì)，封存技術(shù)中EOR這種存在封存收益的技術(shù)更具開展優(yōu)勢(shì)。開展現(xiàn)狀與前景對(duì)CCS技術(shù)的熟悉程度會(huì)影響其對(duì)CCS的整體技術(shù)價(jià)，但差異在可接受范圍之內(nèi)，反響出樣本存在很好的可靠性。時(shí)間預(yù)測(cè)及未來(lái)開展重點(diǎn)79.5%的人認(rèn)為CCS在中國(guó)大規(guī)模被實(shí)施將會(huì)在2030年以后，這其中55.0%的人認(rèn)為會(huì)在2030年到2040年之間。但也存在不看好CCS的人，認(rèn)為CCS不會(huì)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的發(fā)展。影響因素及提高經(jīng)濟(jì)性研究方向從圖中可以看出，影響中國(guó)CCS技術(shù)應(yīng)用前景的主要因素為本錢，其次為政策法規(guī)和技術(shù)，公眾認(rèn)可那么相對(duì)而言最不重要，但從未來(lái)開展重點(diǎn)的預(yù)測(cè)中可以看出，公眾認(rèn)可對(duì)于CCS開展仍起到很大的促進(jìn)作用。影響因素及提高經(jīng)濟(jì)性研究方向到2050年，三種捕集技術(shù)的本錢預(yù)測(cè)均集中在150-100元/噸，從側(cè)面可以看出，各專家認(rèn)為CCS捕集本錢大幅度降低是毋庸置疑的。而2030年，三種捕集技術(shù)本錢出現(xiàn)了比較明顯區(qū)分：燃燒后捕集集中在250-200元/噸，富氧燃燒在250-150元/噸，燃燒前捕集那么處于200-150元/噸之間。影響因素及提高經(jīng)濟(jì)性研究方向比較被看好的提高CCS經(jīng)濟(jì)性的方法主要為通過系統(tǒng)集成減少能耗，其次為開發(fā)高效低能耗的化學(xué)吸收劑以及提高CO2的源匯匹配等。目前研究中比較有成果的有：1、中石化：針對(duì)燃煤電廠設(shè)計(jì)的回收低分壓CO2的復(fù)合氨溶液〔MEA=Ⅱ〕，比照于MEA，CO2吸收率提高，再生能耗下降1.4GJ/t;2、中石化：低能耗捕集——熱泵+分布式雙換熱器+級(jí)間換熱工藝。節(jié)能工藝模擬計(jì)算結(jié)果：再生能耗3.86GJ/tCO2→1.98GJ/tCO2(以MEA為例〕；3、中科院：MgO—CaCO3吸收溶劑〔再生溫度低，再生能耗低〕等等。技術(shù)組合路線預(yù)測(cè)捕集：A燃燒前捕集B燃燒后捕集C富氧燃燒運(yùn)輸：D管道運(yùn)輸E船舶運(yùn)輸F陸路低溫儲(chǔ)罐運(yùn)輸封存：G強(qiáng)化石油開采H陸上咸水層I枯竭氣田

J強(qiáng)化煤層氣開采K海底咸水層L玄武巖封存從2030年技術(shù)組合中，可以看出比較具有開展前景的技術(shù)組合為燃燒后捕集+管道運(yùn)輸/陸路低溫儲(chǔ)罐運(yùn)輸+強(qiáng)化石油開采、燃燒前捕集+管道運(yùn)輸+強(qiáng)化石油開采以及富氧燃燒+管道運(yùn)輸+強(qiáng)化石油開采。從中可以看出，雖然捕集方式不同，封存方式均為強(qiáng)化石油開采，運(yùn)輸方式也以管道運(yùn)輸為主，出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因?yàn)镃CS本錢過高，強(qiáng)化石油開采具有本錢收益，可以在一定程度上降低CCS的總體本錢。技術(shù)組合路線預(yù)測(cè)捕集：A燃燒前捕集B燃燒后捕集C富氧燃燒運(yùn)輸：D管道運(yùn)輸E船舶運(yùn)輸F陸路低溫儲(chǔ)罐運(yùn)輸封存：G強(qiáng)化石油開采H陸上咸水層I枯竭氣田

J強(qiáng)化煤層氣開采K海底咸水層L玄武巖封存到2050年，人們對(duì)于技術(shù)組合路線的看法要遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于2030年受到支持比較多的技術(shù)路線組合為：富氧燃燒+管道運(yùn)輸+強(qiáng)化石油開采/海底咸水層封存、燃燒前捕集+管道運(yùn)輸+陸上咸水層封存/強(qiáng)化石油開采、燃燒后捕集+管道運(yùn)輸+強(qiáng)化石油開采/陸上咸水層封存，管道運(yùn)輸已成為主流模式，而封存方式中陸上/海上咸水層封存開始占據(jù)重要地位，原因在于中國(guó)具有非常大咸水層封存潛力，在未來(lái)本錢降低的條件下，必會(huì)成為首選的封存方式。風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)遇和挑戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)遇和挑戰(zhàn)優(yōu)