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廣東碳捕集測試平臺

隨著全球氣候變暖日益(yi)加劇，二氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)排(pai)放(fang)問題(ti)受到(dao)了世(shi)界普遍關注，越來(lai)越多的(de)國(guo)家意識到(dao)控制二氧(yang)化(hua)碳(tan)排(pai)放(fang)的(de)重(zhong)要性，低(di)碳(tan)經濟、“碳(tan)減(jian)排(pai)技(ji)術”逐漸走進(jin)公眾視(shi)野。在(zai)能源低(di)碳(tan)領域(yu)，我(wo)國(guo)對二氧(yang)化(hua)碳(tan)捕(bu)集、利(li)用(yong)與封存(cun)技(ji)術發展(zhan)極(ji)為(wei)重(zhong)視(shi)，在(zai)一(yi)系列(lie)重(zhong)大(da)科技(ji)規劃中(zhong)，均將其列(lie)為(wei)重(zhong)點支持、集中(zhong)攻關和示(shi)范的(de)重(zhong)點技(ji)術領域(yu)，“發展(zhan)二氧(yang)化(hua)碳(tan)捕(bu)集利(li)用(yong)與封存(cun)技(ji)術”被正式(shi)寫入我(wo)國(guo)《國(guo)家“十三五”科學和技(ji)術發展(zhan)規劃》。

今年5月15日，由中國(guo)能建廣東院（以(yi)下(xia)簡稱“廣東院”）總承(cheng)包建設的亞洲(zhou)首個多技術(shu)開(kai)放國(guo)際碳捕(bu)(bu)集(ji)技術(shu)測試(shi)平(ping)臺(tai)——廣東碳捕(bu)(bu)集(ji)測試(shi)平(ping)臺(tai)項目正(zheng)式(shi)投產，對推進我國(guo)二(er)氧(yang)化碳減(jian)排和應對氣候變化具(ju)有(you)里程碑意義，碳捕(bu)(bu)集(ji)技術(shu)研究(jiu)發展自此(ci)翻開(kai)了(le)全新一頁。

聚焦CCUS“黑科技”

CCUS是(shi)被認(ren)為(wei)(wei)是(shi)目(mu)前唯一(yi)一(yi)項能實現化石能源低碳利用的技術，并被認(ren)為(wei)(wei)是(shi)未來大規模減(jian)少溫室(shi)氣體排(pai)放、減(jian)緩全(quan)球(qiu)變(bian)暖的可行(xing)辦(ban)法。

廣東院從2012年開展CCUS技術研究。“與常規(gui)的碳(tan)捕集、封存，也就是(shi)CCS技術相比，CCUS可以實(shi)現二氧化碳(tan)的資源化，所捕集到(dao)的二氧化碳(tan)可以廣泛應用于食(shi)品加工(gong)、離岸(an)驅油、化學產(chan)品生產(chan)等工(gong)業化利用領域，因此(ci)也更具有現實(shi)操(cao)作性(xing)。”廣東碳(tan)捕集測試(shi)平(ping)臺項目經理楊暉介(jie)紹道。

根(gen)據不同的回收方法，電廠(chang)煙氣二氧(yang)化碳(tan)捕(bu)(bu)集(ji)技(ji)術又(you)可(ke)以分為燃(ran)燒前捕(bu)(bu)集(ji)、燃(ran)燒中(zhong)捕(bu)(bu)集(ji)和燃(ran)燒后捕(bu)(bu)集(ji)等多個(ge)類型。其中(zhong)，燃(ran)燒后技(ji)術因對(dui)現有電廠(chang)系統改造較(jiao)小，只須(xu)在現有煙氣處理系統后增加二氧(yang)化碳(tan)捕(bu)(bu)集(ji)裝置(zhi)，而被視(shi)為當前最(zui)具市場(chang)潛力的捕(bu)(bu)集(ji)技(ji)術。

“簡單(dan)來(lai)說，就好比(bi)給(gei)燃煤電(dian)廠這個(ge)排放源戴上一個(ge)大(da)口罩，通過(guo)脫碳(tan)裝置這個(ge)過(guo)濾(lv)系統，把對環(huan)境沒有任(ren)何影(ying)響的干凈氣(qi)體排放出去(qu)，而把二氧化碳(tan)留下來(lai)集中處理。”楊(yang)暉形象稱(cheng)。

廣(guang)東碳(tan)捕集(ji)測試平(ping)臺項(xiang)目(mu)采用的(de)正是燃(ran)燒后捕集(ji)技術(shu)。項(xiang)目(mu)依(yi)托華潤海豐電廠1號１００萬千瓦超超臨(lin)界燃(ran)煤機組建(jian)設，每年可從燃(ran)料燃(ran)燒后產生的(de)煙(yan)氣中捕集(ji)二氧化碳(tan)約2萬噸，按一(yi)棵樹一(yi)年吸收(shou)18.3噸二氧化碳(tan)計算，相當于(yu)1000多棵樹吸收(shou)的(de)二氧化碳(tan)量(liang)。

項目建(jian)成后，成為了世(shi)界(jie)首個基于火電廠超(chao)超(chao)臨界(jie)機組的碳(tan)捕(bu)集測(ce)(ce)試平(ping)臺，也成為了繼美國國家碳(tan)捕(bu)集技(ji)術(shu)測(ce)(ce)試中心、挪威蒙斯塔技(ji)術(shu)中心之后，世(shi)界(jie)第三個多技(ji)術(shu)碳(tan)捕(bu)集測(ce)(ce)試平(ping)臺（試驗(yan)基地）。

“廣(guang)(guang)東(dong)碳(tan)捕集測試平臺項目的(de)投產，標志著廣(guang)(guang)東(dong)省乃至中(zhong)國(guo)的(de)碳(tan)捕集技(ji)術研(yan)究(jiu)發展(zhan)步(bu)入新征程(cheng)。更為(wei)重要的(de)是，它作為(wei)一(yi)個國(guo)際性的(de)共享與開放(fang)的(de)服(fu)務平臺，可通過與外部科研(yan)單(dan)位的(de)深入合作，為(wei)世界碳(tan)捕集利用技(ji)術的(de)研(yan)究(jiu)與測試創造(zao)了更好(hao)條(tiao)件。”廣(guang)(guang)東(dong)院(yuan)總工程(cheng)師(shi)、中(zhong)英（廣(guang)(guang)東(dong)）CCUS中(zhong)心主(zhu)任裴愛(ai)國(guo)表(biao)示。

俯視圖

打造CCUS示范工程

“項(xiang)目(mu)要(yao)同(tong)時滿足(zu)電力行(xing)(xing)業(ye)和化工(gong)行(xing)(xing)業(ye)設(she)計(ji)標準(zhun)，卻沒有明確的(de)設(she)計(ji)規范指導和直接(jie)的(de)工(gong)程(cheng)實例可(ke)以(yi)借鑒。同(tong)時，項(xiang)目(mu)必(bi)須在(zai)運(yun)行(xing)(xing)中(zhong)的(de)電廠有限的(de)空(kong)間內實施，既要(yao)保證不影響機組(zu)安全穩定運(yun)行(xing)(xing)，又要(yao)保證工(gong)藝設(she)施的(de)安全距離和結構強度(du)滿足(zu)機組(zu)運(yun)行(xing)(xing)要(yao)求，難(nan)度(du)非(fei)常大。“我們經(jing)過反復對(dui)比論證后(hou)，最終(zhong)從十幾個方案中(zhong)篩選出了最優(you)的(de)可(ke)行(xing)(xing)方案。”項(xiang)目(mu)設(she)計(ji)總工(gong)程(cheng)師羅海中(zhong)說(shuo)。

考慮到(dao)平(ping)臺的(de)實驗屬性，以及(ji)未(wei)來(lai)開展(zhan)不同類型吸收劑測試的(de)需要(yao)，廣(guang)東院項(xiang)目(mu)團(tuan)隊在(zai)大量調(diao)研論證(zheng)、綜合(he)當前最(zui)先進捕(bu)集技術的(de)基礎上(shang)，對項(xiang)目(mu)進行了創新(xin)性設計。

在(zai)胺法碳(tan)捕集(ji)工(gong)藝吸收段，項目(mu)(mu)首次采用(yong)新(xin)型的(de)高效碳(tan)捕集(ji)填料，不(bu)僅可有(you)(you)效降低(di)阻(zu)力能耗(hao)，有(you)(you)利(li)于在(zai)未來大規模的(de)捕集(ji)項目(mu)(mu)中(zhong)推廣使(shi)用(yong)，還可以支持不(bu)同的(de)吸收劑，進(jin)行(xing)不(bu)同填料高度的(de)測試，為將來降低(di)碳(tan)捕集(ji)設備投(tou)資提(ti)供了有(you)(you)益探索。

在解吸(xi)塔設(she)備設(she)計上(shang)，項目團(tuan)隊充(chong)分(fen)考(kao)慮了(le)寬廣的(de)解吸(xi)壓力(li)和(he)溫度范圍(wei)，使設(she)備可(ke)兼容絕大多數的(de)吸(xi)收劑，能針對不(bu)同吸(xi)收劑開展各(ge)種工藝條件(jian)的(de)再生能耗研究，有助于開發出低捕集成本(ben)的(de)新工藝。

“項目還采(cai)用(yong)了(le)全球首(shou)臺20噸/天(tian)級膜分離(li)法碳(tan)捕(bu)集系統，首(shou)次采(cai)用(yong)三級膜分離(li)新工藝，能獲得高濃度二氧化(hua)碳(tan)氣(qi)體，并且在(zai)產(chan)品(pin)氣(qi)進(jin)入(ru)壓縮提純裝置前(qian)，針對膜法產(chan)品(pin)氣(qi)創新開發(fa)出(chu)一套洗滌凈(jing)化(hua)—吸附組合新技術，這都將有(you)利(li)于(yu)進(jin)一步拓(tuo)寬膜法二氧化(hua)碳(tan)捕(bu)集產(chan)品(pin)氣(qi)的(de)利(li)用(yong)途徑。” 羅海(hai)中介紹(shao)道。

回憶(yi)建設過程，施工經理(li)楊升恒對現場的苛(ke)刻(ke)記憶(yi)猶新。“施工過程中(zhong)，技術和(he)安全要同時滿足(zu)電力和(he)化(hua)工類工程的要求，又是(shi)在運行中(zhong)的電廠內施工，對安全管(guan)理(li)要求極(ji)高。”

項目(mu)建設全過(guo)程嚴(yan)格(ge)按照在運電廠安全管理制度(du)實(shi)施，項目(mu)團(tuan)隊科(ke)學布置工(gong)序，合理安排(pai)設備周(zhou)轉，狠抓每個工(gong)作面責(ze)任落(luo)實(shi)，同時還(huan)邀請了(le)化工(gong)行業科(ke)研機構參與施工(gong)方案評審，確保了(le)項目(mu)安全順利推(tui)進。

“廣東碳捕集(ji)測試平臺項目完成(cheng)后(hou)，我們還將繼(ji)續(xu)研究碳捕集(ji)、利用與封(feng)存的(de)其它技術難點(dian)，希望(wang)把這個項目做成(cheng)一個技術孵化(hua)基(ji)地，培育(yu)成(cheng)為廣東省甚至是國家(jia)級(ji)的(de)技術創新基(ji)地。”裴愛國對此充(chong)滿信(xin)心(xin)。

膜法碳捕集裝置

促進能源低碳利用

相(xiang)關(guan)報告(gao)顯示，未來(lai)(lai)5年(nian)，全球煤炭需求(qiu)將保持穩定，我國(guo)仍將是世界煤炭消(xiao)費第一大國(guo)，煤炭行業清潔(jie)發展(zhan)至關(guan)重要。國(guo)際能源機(ji)構（IEA）稱“沒(mei)有CCUS，就沒(mei)有煤炭的未來(lai)(lai)”。

伴隨(sui)能(neng)源轉型(xing)的(de)步伐，CCUS正讓化(hua)石能(neng)源清潔利用(yong)的(de)夢(meng)想照進現實。

近年來，我國正全力推進(jin)煤電(dian)(dian)機組超(chao)低(di)排放改造，并將(jiang)其列為我國面向(xiang)2030年的重大科技專(zhuan)項(xiang)——“煤炭(tan)清(qing)潔高效(xiao)利用”專(zhuan)項(xiang)的五個方向(xiang)之一。截至2018年底，中(zhong)國煤電(dian)(dian)廠超(chao)低(di)排放技術(shu)改造實(shi)際完成8.1億(yi)千瓦，達到或低(di)于燃(ran)氣電(dian)(dian)廠的排放標準，發展成效(xiao)顯著。

中(zhong)國能(neng)(neng)(neng)建(jian)緊隨能(neng)(neng)(neng)源發展(zhan)態(tai)勢，著力促(cu)進能(neng)(neng)(neng)源清潔高(gao)效利(li)用(yong)，積極推(tui)動能(neng)(neng)(neng)源高(gao)質(zhi)量發展(zhan)，加大(da)投入力度，攻克和掌握了(le)(le)一批(pi)關鍵核(he)心技術，取得(de)了(le)(le)豐碩成果(guo)。2008年(nian)(nian)，中(zhong)國能(neng)(neng)(neng)建(jian)IGCC&CCS認定所(suo)在中(zhong)國能(neng)(neng)(neng)建(jian)華(hua)北(bei)院成立。同(tong)年(nian)(nian)，華(hua)北(bei)院設計完成了(le)(le)華(hua)能(neng)(neng)(neng)北(bei)京熱電(dian)廠(chang)CCS示范項目(mu)，該項目(mu)既是(shi)我國第一個燃煤電(dian)廠(chang)煙氣碳捕集項目(mu)，也是(shi)我國第一個后脫碳項目(mu)。

2013年(nian)，廣(guang)東院(yuan)(yuan)作(zuo)(zuo)為發(fa)起成(cheng)(cheng)員，與英國CCS研究(jiu)中(zhong)心、蘇格(ge)蘭CCS中(zhong)心和清潔化(hua)石能源研究(jiu)院(yuan)(yuan)共同成(cheng)(cheng)立(li)中(zhong)英（廣(guang)東）CCUS中(zhong)心，促進(jin)與CCUS和近(jin)零(ling)排放有關的示范項目在廣(guang)東發(fa)展，目前(qian)已完成(cheng)(cheng)相關研究(jiu)任務12項，發(fa)表研究(jiu)報(bao)告20余份，獲專利(li)7項。其中(zhong)，廣(guang)東省碳捕集、利(li)用(yong)與海上封(feng)存項目被(bei)列入國家(jia)發(fa)改委(wei)和美(mei)國能源部(bu)的氣候變化(hua)工作(zuo)(zuo)組(zu)框架(jia)，并簽(qian)署了中(zhong)美(mei)合(he)作(zuo)(zuo)備(bei)忘(wang)錄(lu)。

此外，廣(guang)東院還與(yu)中英(ying)（廣(guang)東）CCUS中心聯合舉辦了五屆國際碳(tan)捕集(ji)利用(yong)與(yu)封存專家研討(tao)會，致力(li)于(yu)促進國內外工業界(jie)和(he)學術界(jie)在CCUS和(he)清潔煤(mei)技術研究和(he)產業化(hua)方面的交(jiao)流與(yu)合作，推動碳(tan)捕集(ji)封存與(yu)利用(yong)等低碳(tan)領域的技術研究和(he)成果(guo)轉化(hua)。

經過多(duo)年的培養和工程(cheng)實踐鍛煉，廣東(dong)院擁(yong)有了一支理(li)論水平高、專業齊(qi)全、實力雄厚的碳捕集(ji)技(ji)術團(tuan)隊，團(tuan)隊成員有教授級高工6名(ming)、高級工程(cheng)師21名(ming)、博士6名(ming)，涵(han)蓋工藝、熱機、電氣、儀控等(deng)多(duo)個專業。

作(zuo)為前沿技術(shu)和高端(duan)技術(shu)人才(cai)培養基(ji)地的博士后(hou)(hou)工作(zuo)站，也(ye)成為了廣東院低碳領(ling)域人才(cai)的孵化器。在站博士后(hou)(hou)從2013年開展低碳領(ling)域課(ke)題研究，已(yi)發表相關論文6篇，其中兩篇被EI收錄，申(shen)獲發明專(zhuan)利2項(xiang)、實用新型專(zhuan)利1項(xiang)。

“更(geng)為重要的(de)(de)(de)(de)是(shi)，通過(guo)這一系(xi)列研(yan)究和工程(cheng)(cheng)項目的(de)(de)(de)(de)實(shi)施，我們的(de)(de)(de)(de)技術(shu)團隊已參(can)與到碳(tan)捕集(ji)技術(shu)平(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)(de)規劃、設(she)計、施工、采購乃至調試、驗收的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)(cheng)建設(she)全(quan)過(guo)程(cheng)(cheng)中，積累了(le)豐富(fu)的(de)(de)(de)(de)工程(cheng)(cheng)實(shi)踐經驗，這對(dui)我們更(geng)好地掌(zhang)握(wo)碳(tan)捕集(ji)技術(shu)，提(ti)升碳(tan)捕集(ji)技術(shu)能力，樹立碳(tan)捕集(ji)行業的(de)(de)(de)(de)品牌效應，起到了(le)重要的(de)(de)(de)(de)支撐作用。”裴愛(ai)國告訴(su)筆者。

作為國內領(ling)先的清潔、高(gao)效、綠(lv)色(se)、智慧能源建設者，中國能建不斷加大研發投入，為應對全球(qiu)氣候變化(hua)，減少溫(wen)室(shi)氣體排放，發展(zhan)綠(lv)色(se)低碳(tan)能源經(jing)濟作出積(ji)極(ji)探(tan)索與生(sheng)動實踐(jian)。

【責任編(bian)輯：趙(zhao)藝(yi)涵】