我国碳捕集项目现状

调查动机

２００９年１１月，我国对世界庄严承诺：到２０２０年单位国内生产总值二氧化碳排放比２００５年下降４０％～４５％。此后不久，全球最大的燃煤电厂１０万吨／年的“碳捕集”项目在上海正式投产，我国首个万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置在重庆正式投运———作为目前技术上可行的、可以最直接有效地降低燃煤电厂碳排放量的ＣＣＳ技术的起始环节，“碳捕集”项目在我国盛大开局。

那么，电厂究竟是如何捕集二氧化碳的？二氧化碳“被捕”后将何去何从？我国电厂目前脱碳的技术水平和现状怎样？电厂脱碳产业前景又如何？春节前后，带着各种好奇和疑问，记者分别走访了华能上海石洞口第二电厂及中电投重庆合川发电有限责任公司双槐电厂，与碳捕集装置和ＣＣＳ技术进行了一次“亲密接触”。

调查对象

华能上海石洞口第二电厂：

一期工程两台６０万千瓦超临界机组于１９９２年投产。二期工程建设两台６６万千瓦国产超超临界机组。工程配套建设烟气脱硫、脱硝、脱碳装置。其脱碳装置于２００９年１２月３０日正式投运，它的建成投产，开创了我国燃煤电站实现二氧化碳捕集规模化生产的先河，标志着我国燃煤电厂二氧化碳捕集合技术和规模已达到世界领先水平。

中电投重庆合川发电有限责任公司双槐电厂（以下简称重庆合川双槐电厂）：

一期两台３０万千瓦机组同时配套建设石灰石―石膏湿法烟气脱硫装置，于２００６年建成投产。

２００８年９月，开工建造二氧化碳捕集装置。２０１０年１月２０日，脱碳装置正式投运。这是我国首个万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置。

直击现场：“抓捕”的奥妙

以煤炭为能量来源的燃煤电厂是二氧化碳的排放大户。那么，能不能把电厂排放的二氧化碳捉住，进行再处理？

据专家介绍，目前电厂有三种捕碳路线：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧，每条路线适用于不同类型的发电厂，而燃烧后捕集技术路线则适合于任何一种火力发电。

在重庆合川双槐电厂，工作人员打开阀门，伴随着响起的“咝咝”声，饮料瓶大小的蓝色罐子开始变得沉甸甸的———里面装的就是新鲜出炉的二氧化碳。从阀门边上抬头望去，是一个直径大概３米，长１０米左右的银色大罐子。负责这个碳捕集项目的中电投远达环保工程有限公司（以下简称远达环保）的喻江涛博士

告诉记者，罐子中储存的就是已经捕集到的保存在零下１９摄氏度左右的液态二氧化碳。这些液态二氧化碳来自电厂排放的烟气，是通过一系列复杂的处理过程从烟气中分离出来，再经浓缩提纯后储存在这里的。

华能上海石洞口二厂的脱碳装置构造与重庆合川双槐电厂大体一致：脱碳区位于二期工程扩建端中部，分为两大区域，北侧为二氧化碳捕集设备区域，南侧为二氧化碳精制设备区域，电控楼布置在两大区域之间，整个脱碳区域面积有半个足球场那么大，看起来像个小型化工厂。

记者在比较两个脱碳装置后发现，其技术原理和工艺流程基本相同，都采用了燃烧后捕集技术的化学吸收法———这也是目前国际上燃煤电厂ＣＣＳ项目普遍采用的办法，即在对烟气进行脱硝、除尘、脱硫的基础上，采用化学吸收法（ＭＥＡ法）实现脱碳。

碳捕集装置主要由烟气预处理系统、吸收、再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统等组成。首先，对电厂锅炉排烟进行脱硝、除尘、脱硫等预处理，脱除烟气中对后续工艺的有害物质，然后在吸收塔内复合溶液与烟气中的二氧化碳发生反应，将二氧化碳与烟气分离；其后在一定条件下于再生塔内将其生成物分解，从而释放出二氧化碳，二氧化碳再经过压缩、净化处理、液化，得到高纯度的液体二氧化碳产品。

远达环保总经理刘艺博士给碳捕集装置作了个形象的比喻。他告诉记者，大气中二氧化碳的含量为０．０３％~０．０４％左右，而燃煤电厂所排放的烟气中二氧化碳含量高达１０％~１５％，因此燃煤电厂是二氧化碳集中排放源。“脱碳装置就好比给燃煤电厂这个排放源戴了个大口罩，通过过滤把对环境没有任何影响的干净气体排放出去，而把二氧化碳留下来集中处理。”

通过这样的“抓捕”程序，可以获得纯度大于９９．５％的二氧化碳。再经过精制，最后可以产生达到食品级标准的、纯度为９９．９％以上的二氧化碳液体。深度挖掘：电厂脱碳的经济账

燃煤电厂脱碳技术，被认为是在无法彻底改变能源应用结构的当前阶段，实现二氧化碳减排的一大有效手段。目前，二氧化碳捕集和封存技术正成为世界各国科学界和企业界研究的热点，全球有１００多个ＣＣＳ项目正在或即将运行。然而，相对于我国现阶段的火电规模而言，国内目前的电厂碳捕集项目可谓是凤毛麟角。既然技术上对二氧化碳的“逮捕”行动可以实现，那么，能否尽快将碳捕集装置应用到更多的燃煤电厂呢？

资深电力专家、原电力工业部总工程师周小谦告诉记者，ＣＣＳ技术的经济性还需要进一步研究，其投资成本是一个主要问题。他认为，ＣＣＳ要实现规模化应用，可能需要一个相当长的时间。针对这个问题，我们的调查对象给记者算出了

一笔电厂脱碳的经济账。

华能上海石洞口第二电厂二期工程配套的脱碳装置，包括二氧化碳捕集和精制系统，工程概算投资约１亿元，全部为国内设计制造。对于电厂来说，这是一笔不小的投资。在运行过程中，电、蒸汽、水、化工药品等主要消耗品也价格不菲———每捕集一吨二氧化碳，就要消耗一定数量的低压蒸汽，消耗约７５千瓦时的电量。另外，华能上海石洞口第二电厂二期工程配套的脱碳装置处理烟气量６６０００标准立方米／小时，约占单台机组额定工况总烟气量的４％，设计年运行小时８０００小时，年生产食品级二氧化碳１０万吨。设想一下，如果将全部烟气中的二氧化碳进行捕集，其二氧化碳的数量和捕捉成本是非常惊人的。美国工程院院士、“全球气候与能源计划”（ＧＣＥＰ）负责人、斯坦福大学普里克特能源研究所所长林·奥尔认为，常规电厂加上ＣＣＳ技术之后，煤电的成本会在每千瓦时８美分～９美分（约合人民币０．５４元～０．６１元）之间，比风电还要贵。同样的问题，远达环保也在面对。刘艺表示，重庆合川双槐电厂的碳捕集装置总投资为１２３５万元，该装置是采用远达环保研发团队的自有技术，全部设备均由国内采购，因此已经大大降低了投资建设成本。但是，目前的装置作为一个研发平台，其处理的烟气量不到电厂排放总烟气量的１％。由此可见，如现阶段果要使脱碳装置与电厂烟气排放配套、规模化发展，所需要的经济投入是相当大的。“不过，我们对碳捕集装置还是很有信心的。”刘艺说，“远达环保下一步将通过二氧化碳捕集装置的实验运行，针对装置整体运行管理机制、运行参数等进行优化，对关键设备和吸收剂性能进行改进，降低捕集成本。其次，加快吸收剂的研发与改进研究，结合实验与理论分析，研发出性能更为良好的吸收剂，以降低运行能耗，从而进一步降低运行成本。”目前，该装置的能耗成本大概占总成本的４０％。

后续思考：“用”还是“藏”？

二氧化碳捕捉到了，接下来要如何处理呢？无论是华能集团的１０万吨脱碳装置，还是中电投集团的万吨级碳捕集项目，都面临着一个问题：再大的储存罐，能存放的二氧化碳也是有限的，这也是世界范围内遇到的ＣＣＵ和ＣＣＳ的问题。中国工程院院士倪维斗曾表示：“对于中国来说，首先要做ＣＣＵ，把利用放在前面考虑。尽管从长远来看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的时候，要先立足于‘用’。”

专家介绍，二氧化碳的工业用途非常广泛：在机器铸造业，二氧化碳是添加剂；在金属冶炼业，特别是优质钢、不锈钢、有色金属冶炼，二氧化碳是质量稳定剂；在陶瓷塘瓷业，二氧化碳是固定剂；饮料啤酒业，二氧化碳是消食开胃的添加剂；做酵母粉，二氧化碳是促效剂；在消防事业中，二氧化碳是灭火剂。