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廣東碳捕集測試平臺

隨(sui)著(zhu)全(quan)球氣候變暖日益加劇，二(er)氧化碳(tan)的(de)排(pai)放(fang)問題受到了世界普遍關(guan)注，越來(lai)越多的(de)國(guo)(guo)(guo)家意識到控制二(er)氧化碳(tan)排(pai)放(fang)的(de)重要性，低(di)碳(tan)經濟、“碳(tan)減排(pai)技術(shu)(shu)”逐漸走(zou)進公眾視野(ye)。在能源低(di)碳(tan)領域，我國(guo)(guo)(guo)對(dui)二(er)氧化碳(tan)捕(bu)集(ji)、利(li)用(yong)與封(feng)存技術(shu)(shu)發(fa)展極為重視，在一系(xi)列重大(da)科(ke)技規劃中，均將其(qi)列為重點(dian)支持(chi)、集(ji)中攻關(guan)和(he)示范的(de)重點(dian)技術(shu)(shu)領域，“發(fa)展二(er)氧化碳(tan)捕(bu)集(ji)利(li)用(yong)與封(feng)存技術(shu)(shu)”被正式寫入我國(guo)(guo)(guo)《國(guo)(guo)(guo)家“十三五”科(ke)學和(he)技術(shu)(shu)發(fa)展規劃》。

今年5月15日，由中國能建廣東(dong)院（以下簡(jian)稱(cheng)“廣東(dong)院”）總(zong)承包建設的亞洲首個(ge)多(duo)技術(shu)(shu)開放國際碳(tan)捕集技術(shu)(shu)測試平臺——廣東(dong)碳(tan)捕集測試平臺項目正式投產(chan)，對推進我國二氧(yang)化(hua)碳(tan)減排和應對氣(qi)候(hou)變化(hua)具有里程碑意義，碳(tan)捕集技術(shu)(shu)研究發(fa)展自此翻開了全新一頁。

聚焦CCUS“黑科技”

CCUS是被認(ren)為是目前唯一(yi)一(yi)項(xiang)能實(shi)現化石能源低碳利用的(de)(de)技(ji)術，并被認(ren)為是未來大規(gui)模減少溫室氣體排放、減緩(huan)全球變(bian)暖的(de)(de)可行辦法。

廣(guang)東院從2012年開展CCUS技術(shu)研究。“與(yu)常(chang)規的碳(tan)(tan)捕(bu)集、封存，也(ye)就是CCS技術(shu)相比(bi)，CCUS可(ke)以實(shi)現二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)的資源化(hua)，所(suo)捕(bu)集到的二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)可(ke)以廣(guang)泛(fan)應(ying)用于食(shi)品加工(gong)、離岸驅油(you)、化(hua)學(xue)產品生產等工(gong)業化(hua)利用領(ling)域，因此也(ye)更具有現實(shi)操作(zuo)性。”廣(guang)東碳(tan)(tan)捕(bu)集測(ce)試平臺項目經理楊(yang)暉介紹道。

根據不同的回收(shou)方法，電廠煙氣(qi)二氧化(hua)碳捕(bu)集(ji)技(ji)術又可以分為燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)前捕(bu)集(ji)、燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)中(zhong)捕(bu)集(ji)和燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)后捕(bu)集(ji)等多(duo)個(ge)類型。其中(zhong)，燃(ran)燒(shao)(shao)(shao)后技(ji)術因對現有(you)電廠系統(tong)改造較小，只須在現有(you)煙氣(qi)處理系統(tong)后增加二氧化(hua)碳捕(bu)集(ji)裝置(zhi)，而被視(shi)為當前最具市(shi)場潛力的捕(bu)集(ji)技(ji)術。

“簡(jian)單來說，就(jiu)好比給燃煤(mei)電廠這(zhe)個排放源(yuan)戴上一個大口罩，通過(guo)脫碳(tan)裝置這(zhe)個過(guo)濾系統，把對環境沒(mei)有任何影響的干凈氣(qi)體(ti)排放出去，而把二氧化碳(tan)留下來集中(zhong)處理(li)。”楊(yang)暉形象稱。

廣東碳(tan)捕集測(ce)試平臺項(xiang)(xiang)目采用的(de)正是燃(ran)燒后(hou)捕集技(ji)術。項(xiang)(xiang)目依托華(hua)潤海豐電廠1號１００萬千瓦超超臨界(jie)燃(ran)煤(mei)機組(zu)建設，每年可(ke)從(cong)燃(ran)料(liao)燃(ran)燒后(hou)產生的(de)煙氣中捕集二氧化(hua)碳(tan)約2萬噸(dun)，按一棵(ke)樹一年吸(xi)收(shou)(shou)18.3噸(dun)二氧化(hua)碳(tan)計算(suan)，相當(dang)于1000多棵(ke)樹吸(xi)收(shou)(shou)的(de)二氧化(hua)碳(tan)量。

項(xiang)目(mu)建成后(hou)，成為(wei)了世界(jie)首個基(ji)于(yu)火電廠超超臨界(jie)機(ji)組的碳(tan)(tan)捕集(ji)(ji)測試平(ping)臺(tai)，也成為(wei)了繼美國國家碳(tan)(tan)捕集(ji)(ji)技(ji)術(shu)(shu)測試中(zhong)心(xin)、挪(nuo)威蒙(meng)斯塔技(ji)術(shu)(shu)中(zhong)心(xin)之后(hou)，世界(jie)第三個多技(ji)術(shu)(shu)碳(tan)(tan)捕集(ji)(ji)測試平(ping)臺(tai)（試驗(yan)基(ji)地）。

“廣東(dong)碳(tan)捕集測試(shi)平(ping)臺項目的(de)投產，標志著廣東(dong)省乃至中國的(de)碳(tan)捕集技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)發展步(bu)入新征(zheng)程(cheng)。更(geng)為重要的(de)是(shi)，它作(zuo)為一個國際性的(de)共享與開放的(de)服(fu)務平(ping)臺，可通過與外部科研(yan)單位的(de)深入合作(zuo)，為世界碳(tan)捕集利用技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)與測試(shi)創造了更(geng)好條件。”廣東(dong)院總工程(cheng)師(shi)、中英（廣東(dong)）CCUS中心(xin)主(zhu)任裴愛國表(biao)示。

俯視圖

打造CCUS示范工程

“項目要同時滿足電力行(xing)業和化工(gong)行(xing)業設(she)計(ji)(ji)標(biao)準，卻(que)沒有(you)明確的設(she)計(ji)(ji)規范指導和直(zhi)接的工(gong)程實例可(ke)以(yi)借鑒。同時，項目必(bi)須在運(yun)行(xing)中(zhong)的電廠有(you)限(xian)的空間內實施(shi)，既要保證不影響機組安全穩定(ding)運(yun)行(xing)，又要保證工(gong)藝設(she)施(shi)的安全距離和結構強度滿足機組運(yun)行(xing)要求，難度非常大。“我們經過反復(fu)對比(bi)論證后，最終從十幾個方案中(zhong)篩選出(chu)了最優(you)的可(ke)行(xing)方案。”項目設(she)計(ji)(ji)總工(gong)程師(shi)羅海(hai)中(zhong)說。

考(kao)慮(lv)到平臺的實驗(yan)屬性(xing)，以及未來開展(zhan)不同(tong)類(lei)型(xing)吸(xi)收劑測試的需要，廣東院(yuan)項(xiang)目(mu)團(tuan)隊(dui)在大(da)量調研論證、綜合當前最先進捕集技術的基礎上，對項(xiang)目(mu)進行了創新性(xing)設計。

在胺法碳捕(bu)集(ji)(ji)工藝吸(xi)收段，項目(mu)首次采用(yong)(yong)新型的(de)高效碳捕(bu)集(ji)(ji)填(tian)料，不(bu)僅(jin)可(ke)有效降(jiang)低阻力能耗(hao)，有利于在未來大(da)規模的(de)捕(bu)集(ji)(ji)項目(mu)中推廣使(shi)用(yong)(yong)，還(huan)可(ke)以支(zhi)持不(bu)同(tong)的(de)吸(xi)收劑，進(jin)行不(bu)同(tong)填(tian)料高度的(de)測試，為將(jiang)來降(jiang)低碳捕(bu)集(ji)(ji)設備投資提供了有益探索。

在解吸(xi)塔設(she)(she)備(bei)設(she)(she)計上，項目(mu)團隊(dui)充分考(kao)慮(lv)了寬廣(guang)的(de)解吸(xi)壓力和溫(wen)度范圍，使設(she)(she)備(bei)可兼容絕大多數的(de)吸(xi)收劑，能針對(dui)不同吸(xi)收劑開展各(ge)種工藝條(tiao)件(jian)的(de)再生能耗研究(jiu)，有助于開發出低捕(bu)集(ji)成(cheng)本的(de)新工藝。

“項目還采(cai)用(yong)了全(quan)球首臺20噸/天級膜(mo)分離(li)法碳(tan)(tan)捕集系統，首次采(cai)用(yong)三級膜(mo)分離(li)新工藝(yi)，能獲得(de)高濃度二氧化(hua)碳(tan)(tan)氣(qi)(qi)體(ti)，并且在產(chan)品氣(qi)(qi)進(jin)入壓縮提純裝置(zhi)前(qian)，針對膜(mo)法產(chan)品氣(qi)(qi)創新開發(fa)出(chu)一套洗滌(di)凈(jing)化(hua)—吸附組(zu)合新技術，這都將有利(li)于進(jin)一步拓寬膜(mo)法二氧化(hua)碳(tan)(tan)捕集產(chan)品氣(qi)(qi)的利(li)用(yong)途徑。” 羅海中(zhong)介紹道(dao)。

回憶(yi)建(jian)設過程，施(shi)工(gong)(gong)經理楊升恒對(dui)現(xian)場的苛刻記憶(yi)猶新。“施(shi)工(gong)(gong)過程中(zhong)，技術和(he)(he)安全(quan)要(yao)(yao)同(tong)時滿(man)足電力和(he)(he)化工(gong)(gong)類工(gong)(gong)程的要(yao)(yao)求，又是(shi)在(zai)運行中(zhong)的電廠(chang)內施(shi)工(gong)(gong)，對(dui)安全(quan)管理要(yao)(yao)求極(ji)高。”

項(xiang)目(mu)(mu)建(jian)設(she)全過程嚴格按(an)照在運電(dian)廠安(an)(an)(an)全管理制度實(shi)施，項(xiang)目(mu)(mu)團(tuan)隊(dui)科(ke)學布(bu)置工序，合(he)理安(an)(an)(an)排設(she)備周轉(zhuan)，狠抓每個(ge)工作面責任落實(shi)，同時還邀請了(le)化工行業(ye)科(ke)研機構參與施工方案評(ping)審，確保了(le)項(xiang)目(mu)(mu)安(an)(an)(an)全順利推進。

“廣(guang)東(dong)碳(tan)捕集(ji)測試平(ping)臺(tai)項(xiang)目完成(cheng)后，我(wo)們還將繼續(xu)研究碳(tan)捕集(ji)、利用與封存的其它技(ji)術(shu)(shu)難(nan)點，希望把這個(ge)項(xiang)目做成(cheng)一個(ge)技(ji)術(shu)(shu)孵化基(ji)地(di)，培育成(cheng)為廣(guang)東(dong)省甚至是國(guo)家級的技(ji)術(shu)(shu)創(chuang)新基(ji)地(di)。”裴愛(ai)國(guo)對此(ci)充(chong)滿信心。

膜法碳捕集裝置

促進能源低碳利用

相關報(bao)告顯示，未來5年，全球煤炭(tan)需求將保(bao)持穩(wen)定，我國仍將是世界煤炭(tan)消費(fei)第一大國，煤炭(tan)行業清潔發展(zhan)至(zhi)關重要。國際能源(yuan)機構（IEA）稱“沒(mei)有(you)CCUS，就沒(mei)有(you)煤炭(tan)的未來”。

伴隨能源(yuan)轉(zhuan)型的步(bu)伐，CCUS正讓化石能源(yuan)清潔(jie)利用的夢想照進(jin)現實(shi)。

近年(nian)(nian)來，我國正全力推進煤(mei)電(dian)(dian)機組(zu)超低(di)(di)排(pai)放(fang)改(gai)造，并將其列(lie)為我國面向(xiang)2030年(nian)(nian)的重(zhong)大科技(ji)(ji)專項——“煤(mei)炭(tan)清潔高效(xiao)利用”專項的五個方向(xiang)之(zhi)一。截至2018年(nian)(nian)底，中國煤(mei)電(dian)(dian)廠(chang)超低(di)(di)排(pai)放(fang)技(ji)(ji)術(shu)改(gai)造實際(ji)完(wan)成(cheng)8.1億(yi)千瓦，達(da)到或(huo)低(di)(di)于燃氣電(dian)(dian)廠(chang)的排(pai)放(fang)標準，發展成(cheng)效(xiao)顯著。

中(zhong)(zhong)(zhong)國能建緊隨能源發展態(tai)勢，著力(li)促進能源清潔高效利用，積極推動能源高質(zhi)量發展，加大投入力(li)度(du)，攻(gong)克和(he)掌握(wo)了一批關鍵(jian)核心技術，取(qu)得了豐(feng)碩(shuo)成(cheng)果。2008年，中(zhong)(zhong)(zhong)國能建IGCC&CCS認定所在中(zhong)(zhong)(zhong)國能建華(hua)北(bei)院成(cheng)立。同年，華(hua)北(bei)院設計完成(cheng)了華(hua)能北(bei)京熱電廠(chang)CCS示范項目(mu)，該項目(mu)既是(shi)我(wo)國第一個燃(ran)煤電廠(chang)煙氣碳(tan)捕集項目(mu)，也是(shi)我(wo)國第一個后脫碳(tan)項目(mu)。

2013年(nian)，廣東(dong)院作(zuo)為(wei)發(fa)起成員，與(yu)英(ying)國CCS研究中心(xin)、蘇格蘭CCS中心(xin)和清潔(jie)化石能源研究院共同成立中英(ying)（廣東(dong)）CCUS中心(xin)，促進(jin)與(yu)CCUS和近(jin)零排放有關的示范(fan)項目(mu)在廣東(dong)發(fa)展，目(mu)前已完成相關研究任務(wu)12項，發(fa)表研究報(bao)告20余份，獲專利7項。其中，廣東(dong)省碳捕集、利用與(yu)海上封(feng)存項目(mu)被列入國家發(fa)改委(wei)和美國能源部的氣候變化工作(zuo)組(zu)框(kuang)架，并簽署了中美合(he)作(zuo)備忘錄。

此外(wai)，廣東院還與(yu)中英(ying)（廣東）CCUS中心聯合(he)(he)舉辦了五(wu)屆國際碳捕(bu)集利(li)用(yong)與(yu)封(feng)存專家研(yan)討會(hui)，致力于(yu)促進國內外(wai)工業界和(he)學術(shu)界在CCUS和(he)清潔(jie)煤技術(shu)研(yan)究和(he)產業化方面的交流與(yu)合(he)(he)作，推動碳捕(bu)集封(feng)存與(yu)利(li)用(yong)等低(di)碳領域的技術(shu)研(yan)究和(he)成(cheng)果轉化。

經過多(duo)年的培養(yang)和工(gong)程實踐鍛煉，廣東院擁有了一支理(li)論(lun)水平高、專(zhuan)(zhuan)業齊全(quan)、實力(li)雄厚(hou)的碳捕(bu)集(ji)技術(shu)團隊(dui)，團隊(dui)成員(yuan)有教授(shou)級(ji)(ji)高工(gong)6名、高級(ji)(ji)工(gong)程師(shi)21名、博(bo)士(shi)6名，涵蓋(gai)工(gong)藝、熱機、電氣、儀控等(deng)多(duo)個專(zhuan)(zhuan)業。

作為前沿(yan)技(ji)術和高端技(ji)術人才培養基(ji)地的博(bo)士后(hou)工作站，也成為了廣(guang)東院低碳領域(yu)人才的孵(fu)化器。在站博(bo)士后(hou)從2013年(nian)開展低碳領域(yu)課題研究，已發(fa)表相關論文6篇，其中兩篇被EI收錄，申獲發(fa)明專(zhuan)利2項(xiang)、實用新型專(zhuan)利1項(xiang)。

“更為重要的(de)是(shi)，通(tong)過這一系列研(yan)究和(he)工(gong)程(cheng)(cheng)項目的(de)實施(shi)(shi)，我們的(de)技術團隊已參與到碳捕集(ji)(ji)技術平臺的(de)規劃、設(she)(she)計、施(shi)(shi)工(gong)、采(cai)購(gou)乃至調試、驗(yan)收的(de)工(gong)程(cheng)(cheng)建設(she)(she)全過程(cheng)(cheng)中(zhong)，積累(lei)了(le)(le)豐富的(de)工(gong)程(cheng)(cheng)實踐經驗(yan)，這對我們更好(hao)地掌握碳捕集(ji)(ji)技術，提(ti)升(sheng)碳捕集(ji)(ji)技術能力，樹立(li)碳捕集(ji)(ji)行業(ye)的(de)品牌(pai)效應(ying)，起到了(le)(le)重要的(de)支(zhi)撐(cheng)作用。”裴愛國告(gao)訴筆者。

作(zuo)為國內領先的清潔、高效、綠色、智(zhi)慧能源建設者，中國能建不斷加大研發(fa)投(tou)入(ru)，為應對(dui)全球氣候變化，減少溫(wen)室(shi)氣體(ti)排(pai)放，發(fa)展(zhan)綠色低碳能源經濟作(zuo)出積極(ji)探索與生(sheng)動(dong)實(shi)踐(jian)。

【責(ze)任編輯：趙藝涵】