远达环保：捕碳者说

3月15日，重庆合川双槐电厂，连绵的春雨把几根竖立的金属管柱洗得锃亮。喻江涛绕过这些管柱，来到旁边一个银色大罐子下边，双手缓慢地拧开一个管道阀门，伴随“咝咝”的声音，接口处饮料瓶大小的蓝色罐子越发沉甸了起来—“这里面装的就是捕捉到的二氧化碳。”喻江涛是中电投远达环保工程有限公司(以下简称“远达环保”)双槐电厂“碳捕集”项目的负责人。在他头上，一个直径3米、长10米左右的银色大罐子里，储存着已经捕捉到的保存在-19℃左右的液态二氧化碳。这些液态二氧化碳是通过一套在外界看来颇显神秘的装置，从电厂排放的烟气中分离出来，再经浓缩提纯后储存在这里。这套装置号称“碳捕捉者”。“电厂戴大口罩”这个“碳捕捉者”为中电投远达环保自主研发，是我国首个万吨级燃煤电厂二氧化碳(CO2)捕集装置。1月20日，它在合川双槐电厂正式投入运行。这个身高数十米的庞然大物，可以从电厂烟气中“捕捉”二氧化碳，然后将其变成液态，用于灭火、制冷、金属保护焊接、生产碳酸饮料等。“它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。”喻江涛介绍称，该装置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有害的物质，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。“这个脱碳装置就好比给燃煤电厂这个排放源戴上了一个大口罩，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。”远达环保总经理刘艺给碳捕集装置作了一个形象的比喻。他说，通过这样的“捕捉”程序，可以获得纯度大于99.5%的二氧化碳，再经过精制，可产生达到食品级标准的、纯度为99.9%以上的二氧化碳液体。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。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%。调查显示，大气中二氧化碳的含量为0.03%—0.04%，而燃煤电厂所排放的烟气中二氧化碳含量高达10%—15%。燃煤电厂是二氧化碳集中排放源。事实上，为了“捕捉”燃煤电厂烟气中的二氧化碳，早在2006年，中电投集团就着手研究二氧化碳捕集及综合利用技术。研发团队涵盖热动力、化学分析、机械、电气、仪表等多个专业的30多名博士及高级工程师。2007年初，中电投远大环保公司与浙江大学、重庆大学联合开展实验研究，解决了烟气对吸附剂的损耗大、二氧化碳干燥再生能耗高等难题，“为建设适合中国国情的碳捕集装置奠定了充分的理论和实验基础。”刘艺说。随后，中电投远达环保和合川发电公司合作，在双槐电厂建立燃煤烟气净化综合实验基地，针对烟气中的二氧化碳捕集、脱硫、脱硝等多个领域进行现有技术改进和新技术研发。双槐电厂碳捕集装置开建于2008年9月，2009年3月完成初步设计，6月完成施工设计，10月底完成施工安装，12月10日完成调试投入试运行。“捕碳”经济账目前，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多个碳捕获与封存(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？专家们对此表示，该项技术的经济性尚需进一步研究，“其投资成本和利润空间将是一个首先要面对的问题”。重庆合川双槐电厂的碳捕集装置总投资1235万元，采用远达环保研发团队的自有技术，全部设备均在国内采购，已大大降低了投资建设成本。但对于电厂而言，这仍然是一笔不小的投资。碳捕集装置在运行过程中，各种消耗品价格也不便宜，主要消耗品有电、蒸汽、水、化工药品等，每捕集一吨二氧化碳，要消耗3.5吉焦的低压蒸汽、约90千瓦时的电量。刘艺称，目前双槐电厂碳捕集装置所得液体二氧化碳成本为每吨394元，而市场平均售价为每吨650元，该装置可年创毛利256万元，但这个利润率显然不高。而另一方面，该装置作为一个研发平台，处理的烟气量不到双槐电厂排放总烟气量的1%。如果将全部烟气中的二氧化碳进行捕集，其投资成本将非常惊人。因此在刘艺看来，在现阶段，要使脱碳装置与电厂烟气排放配套、规模化发展，还是一件很不现实的事情。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也曾算过一笔账：常规电厂加上CCS技术之后，煤电的成本会在8美分到9美分(合人民币0.54—0.61元)每千瓦时之间，会比风电还要贵。对于“碳捕集产业”面临的问题，中电投科技环保信息部主任曹保钧也不讳言：当前未实现成熟商业化运行，要大规模推广仍有很长的路要走，第一步是实现更低成本捕集，第二步是研究如何开发利用好碳捕集产品。目前，双槐电厂的碳捕集装置能耗成本大概占总成本的40%。据刘艺介绍，远达环保下一步将通过实验运行，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，降低运行能耗，以进一步降低运行成本。难题求解二氧化碳捕捉到了，接下来要如何处理呢？尽管双槐电厂的“碳捕捉者”为万吨级项目，但仍然面临一个问题：再大的储存罐，能存放的二氧化碳也是有限的。事实上，二氧化碳的储存已是世界范围内的碳捕集项目遇到的一个难题。伍灵，中电投远达环保公司脱碳项目资源化利用领域负责人。据她介绍，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；在陶瓷搪瓷业，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；做酵母母粉，二氧化碳是促效剂；在消防事业，二氧化碳是灭火剂。然而，虽然用途非常广泛，二氧化碳的用量却并不大。“二氧化碳利用领域的开发与创新，实际上已成为一个亟待求解的方程式。”伍灵告诉时代周报记者，早在2006年启动双槐电厂的“碳捕捉者”项目时，就把如何再利用捕捉到的二氧化碳列入重点设计之中。在她看来，最好的解决办法就是开发新工艺，实现产生二氧化碳的企业与需要的企业对接，将有效推动对二氧化碳的资源化利用，“我们计划接下来利用捕集所得二氧化碳建立中试级可降解塑料制备实验装置，有针对性地开展二氧化碳利用方面的技术研发”。利用为先，但也不能忽视储存。远达环保副总经理杜云贵认为，把二氧化碳安全而永久地“封存”起来，才是最根本的碳减排之道。然而，目前碳封存仍是碳捕获技术中最复杂的环节。在我国，有关二氧化碳储存的研究正在进行：中石油集团在吉林油田开展的二氧化碳驱油(EOR)试验，主要针对二氧化碳封存技术进行研究；神华集团计划在鄂尔多斯[12.67 2.92%]进行10万吨/年二氧化碳盐水层封存示范。双槐电厂投运的碳捕集装置，目前至少面临生产成本高昂、效益并不经济等两大难题，一旦遭遇资金瓶颈，后续研发不济，产业风险将被迅速放大。但刘艺自豪的是，该技术已走在国内前列，并与国际水平基本同步。“我们现在所做的一切，并不是要在短期内靠它赚多少钱，而更多的是瞄准了这个技术在环境保护上的重要意义，以及它在世界范围内的长远发展。”刘艺提醒，今天中国搞脱碳绝不能像20年前搞脱硫脱硝那样—当时许多人认为搞脱硫脱硝是高成本、多此一举，但严重的环境污染很快让人认识到必须脱硫脱硝，但此时发现自己竟无技术而受制于别国。“目前国家还未对企业二氧化碳减排量进行强制性规定，一旦国家向企业征收‘碳税’，这项技术就值钱了！如那时候再从国外引进类似装置，至少需要上千万美元。”但要使碳捕集技术在国内有更好的发展，刘艺期待国家尽快出台相关的产业扶持政策。而一切正在朝好的方向发展。来自重庆市政府办公厅的消息称，从今年起，重庆将以科技风险投资为重点，开展低碳技术质押和科技保险试点，今后政府采购和政府补贴也将向低碳产品及低碳企业倾斜

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