浅谈碳捕获与封存技术(CCS)

浅谈碳捕获与封存技术(CCS)

【摘要】本文介绍了碳捕获与封存技术及其主要阶段，在此基础上分析了CCS技术推广所面临的问题，进而介绍了我国CCS技术发展的情况并提出了相关建议。

【关键词】碳捕获与封存（CCS）；成本；建议

0.引言

为了保护人类的生存环境，防止全球气候变暖，世界各国都在为减少二氧化碳的排放而努力。作为应对全球气候变化的技术途径之一，碳捕获与封存（CCS）技术在全球各地受到了广泛重视。国际能源署研究表明，到2050年将温室气体浓度限制在450ppm的所有减排技术中，仅CCS就需贡献20%。当前，包括IEA 在内的全球主要能源研究机构和主要碳减排积极倡导组织和国家已经一致将CCS技术作为未来的主要碳减排技术[1]。

S的概念及主要阶段

碳捕获与封存技术（Carbon Capture and Storage, CCS）即收集工业生产中化石燃料产生的CO2，将其封存到特定的地方，以达到减少CO2排放，防止气候变暖的目的。CCS技术有三个阶段：捕获、运输、封存。

1.1 CO2的捕获

由于目前CO2主要是由以煤为原料的电厂产生的，因此CO2的捕获主要有以下三种方法：

(1)燃烧前捕获：在燃料煤燃烧前，先将其气化，得到CO和H2，再将CO 转化为CO2,然后通过分离得到CO2。

(2)燃烧中捕获：利用空分系统将CO2从空气中分离出来，得到高浓度的O2，使燃料煤充分燃烧，然后得到较充足的CO2。

(3)燃烧后捕获：将燃料煤燃烧后产生的烟气分离，得到CO2。

1.2CO2的运输

二氧化碳的运输方式主要有公路、铁路、管道和船舶运输四种方式。考虑到输送量过大，所以管道和船舶运输较为合适。

(1)管道运输：适合大运量的输送，但运输方向受到限制；适用于陆地封存，但对防腐保温要求很高。

(2)船舶运输：同样适合大运量的输送，但运输方向相对灵活，成本较低，适用于海底封存。

1.3 CO2的封存

当今研究的CO2封存方式主要有海洋封存和陆地封存两种方式[2]。

1.3.1CO2的海洋封存

分为两种方法。一种是将CO2输送到深海中，使其自然溶解后进入自然界，进入到碳循环中；另一种是采用特种设备将其注入到海平面以下3000米，使其形成液态CO2，以达到阻止CO2进入自然界的目的。

1.3.2CO2的陆地封存

封存地点主要是石油、天然气储层和深部不可采煤层。相对于海洋封存，它具有以下优势：①自然界中存在的CO2证明了陆地封存的可能性②利用CO2可以提高石油的采收率，产生一定的经济效益③可以利用天然气勘探的成熟理论、技术和设备研究CO2的封存。

S面临的问题

2.1CCS的商业模式尚不明确

对于电厂而言，开展CCS项目毫无商业利益可言。研究表明，捕获1吨CO2的运行消耗成本为170元，使得上网电价提高29%[3]。在全球范围内，大多数CCS项目还在规划研究阶段。据澳大利亚全球CCS研究所统计[4]，世界上有270个CCS项目。然而，不超过10个在真正运行。

2.2推广CCS的成本太高

以目前的技术来看，捕获和封存1吨CO2的成本为50-90美元[5]。通过对能源经济模型的研究表明，CCS技术大规模推广的前提条件是捕获和封存1吨CO2的成本为25-30美元[6]。所以，降低成本势在必行。

2.3缺少资源完成全面的CCS项目

由于CCS项目投资较大且在短期内难以回收资金，目前已经开展的项目几乎都是政府支持的示范性项目。尽管各国政府都非常重视这项技术，但如果没有足够的激励和相关政策，CCS技术就无法真正进入商业化应用阶段。

3.中国CCS的发展

相比与国外，我国的CCS发展层次还比较低，但我国也已经开展了相关项目。例如，2006年启动了“温室气体地下埋存及提高石油采收率的资源化利用”项目；2007年启动了“吉林油田含CO2天然气开发和CO2埋存及资源综合利用研究”、“中欧C捕获与封存合作行动”；2009年华能天津IGCC电站示范工程开始建设。

4.对我国开展CCS技术的建议

4.1建立专项基金

由于CCS项目投资巨大，普通企业难以承担，所以国家应该建立专项投资基金。然后由政府出面进行试点，建立一个大型的CCS项目，吸收各种投资者的资金，共同分享利益和承担风险，总结经验并加以推广。

4.2号召国有大型企业率先推广CCS项目

政府应该号召国有大型企业勇于承担责任，积极投入资金进行研究和建设，树立良好的榜样，形成节能减排的氛围。目前，我国华能、中石油、神华、新奥等公司都在开展CCS项目的研究工作。

4.3整合电厂

我国的电厂主要是燃煤发电厂，但能利用CCS技术的大型热电厂很少。由于CCS技术的成本较高，在小型电厂和旧电厂中很难实施，所以我们要逐步整合小型的电厂，建立具有资金实力和技术实力的大型电厂，以使CCS项目顺利推广。

4.4加强国际间的交流与合作，争取国际投资

我国应该加强技术上的交流，互相促进，不断提高。同时，大力开拓外资利用渠道，积极寻求国际金融机构的资金支持，进一步推进我国CCS项目的建设。

5.小结

对以煤为主要一次能源的中国而言，温室气体的排放更应该引起高度重视。作为能够实现煤低碳化的CCS技术，应该尽早提上议事日程。为了确保项目长久的进行下去，应进一步普及相关知识，扩大宣传力度，加强政府引导。同时，培养相关技术的专业人才，以使CCS技术更好的发展。■

【参考文献】

［１］韩文科等.当前全球碳捕集与封存（CCS）技术进展及面临的主要问题［Ｊ］.专家论坛.2009(10):6-7

［２］任相坤等.煤化工过程中的CO2排放及CCS技术的研究现状分析［Ｊ］.神华科技.2009(2):68-72.

［３］黄斌, 许世森等. 燃煤电厂CO2捕集系统的技术与经济分析［J］.动力工程.2009(09):864-867.

［４］杨玉峰.谈捕集与封存尚待商业化［N］.人民日报.2009年10月21日（14版）

［５］韩玉杰.CO2的捕集和封存技术的现状、前景与挑战［J］.应用能源技术.2009(06):38-40.

［６］Summary Report of IPCC Special Report on Carbon Dioxide Cap2 ture and Storage,IPCC.