CCS技術發(fā)展現(xiàn)狀

二氧化碳捕集利用與封存技術

清華大學煤清潔燃燒國家工程研究中心NERCofCleanCoalCombust.卓建坤清華大學熱能工程系2016-01-19技術交流技術開展現(xiàn)狀CCS技術在CO2減排中的奉獻CCS技術介紹國際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術評價2世界范圍內CO2減排技術潛力3Source:IEA,2010b中國燃煤發(fā)電CO2排放情況4單位供電量的CO2減排量5中國各能源技術對CO2的減排奉獻6中國CCS技術開展相關政策7內容CCS技術在CO2減排中的奉獻CCS技術介紹國際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術評價8CCS流程圖9CO2捕集方式優(yōu)缺點10運輸技術11運輸在CCS中技術成熟度最高，其中管道運輸是目前比較成熟的CO2運輸方式。此外也可以選擇船舶和陸路低溫儲罐運輸，船舶運輸本錢較低，但需求有限，所以規(guī)模較小。而公路運輸?shù)谋惧X過高，只能用于小規(guī)模運輸全球幾個大規(guī)模CCS工程的管道運輸長度〔GlobalCCSInstitute，2015〕封存方案12地質封存工程13EOR工程141〕EOR在美國和加拿大已經(jīng)開展了40余年，中國也對EOR進行了大量的研究〔范希良等，2009；沈平平等，2009〕，屬于相對成熟的技術，風險小于咸水層。2〕人類對已開發(fā)油田的地質情況比鹽水層掌握的更加充分，開展EOR封存可以省卻大量的勘探本錢。3〕在已有油田進行CO2封存，可以減少根底設施投資本錢。4〕開展EOR，能夠在實現(xiàn)CO2封存的根底上增加原油產出，產生客觀的經(jīng)濟效益，改善CO2封存工程的經(jīng)濟性。內容CCS技術在CO2減排中的奉獻CCS技術介紹國際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術評價15全球不同生命周期的大規(guī)模CCUS工程16大型CCS工程為碳捕集量達80萬t/a以上的燃煤電廠或40萬t/a以上的其它排放工業(yè)全球列入方案的CCS大型工程共有54個，其中13個已經(jīng)投入運行，9個在建設中，32個在方案中GlobalCCSInstitute，2015捕集類型17運輸類型18封存類型19行業(yè)20中國CCS技術示范工程21項目名稱地點規(guī)模示范內容現(xiàn)狀中國石油吉林油田CO2-EOR研究與示范吉林油田封存量：約10萬t/aCCS-EOR2007年投運中科金龍CO2化工利用項目江蘇泰興利用量：約8000t/a酒精廠CO2化工利用2007年投運華能集團北京熱電廠捕集試驗項目北京高碑店捕集量：3000t/a燃燒后捕集2008年投運中海油CO2制可降解塑料項目海南東方市利用量：2100t/a天然氣分離CO2化工利用2009年投運華能集團上海石洞口捕集示范項目上海石洞口捕集量：12萬t/a燃燒后捕集2009年投運中電投重慶雙槐電廠碳捕集示范項目重慶合川捕集量：1萬t/a燃燒后捕集2010年投運中石化勝利油田CO2捕集和驅油小型示范勝利油田捕集量：4萬t/a燃燒后捕集CCS-EOR2010年投運神華集團煤制油CO2捕集和封存示范內蒙古鄂爾多斯捕集量：約10萬t/a煤液化廠捕集-咸水層2011年投運新奧集團微藻固碳生物能源示范項目內蒙古達拉特旗利用量：約2萬t/a煤化工煙氣生物利用一期投產，二期在建，三期籌備華能綠色煤電IGCC電廠捕集利用和封存示范天津濱海新區(qū)捕集量：6-10萬t/a燃燒前捕集CCS-EOR2011年啟動華中科技大學35MW富氧燃燒技術研究與示范湖北應城市捕集量：5-10萬t/a富氧燃燒捕集+鹽礦封存2011年項目啟動，2012年開工建設榆林煤化工捕集項目陜西榆林捕集量：5萬t/a--2012年11月建成延長石油興化新科氣體捕集示范陜西興平捕集量：8萬t/a食品級已建成中石油和神華集團合作推動鄂爾多斯盆地10萬噸級先導性試驗及百萬噸級示范工程內蒙古鄂爾多斯--長慶油田驅油2014年4月啟動大唐高井熱電廠CCS項目北京石景山區(qū)減排量：195萬t/a制取高純液態(tài)CO22014年11月27號投產內容CCS技術在CO2減排中的奉獻CCS技術介紹國際上大型CCS示范工程工程分析CCS技術評價22問卷調研(共237份)年齡人數(shù)比率>6020.8%50-6093.8%40-50208.4%30-405623.6%20-3015063.3%單位人數(shù)比率高等院校19381.4%工業(yè)部門614.29%科研機構342.5%其他41.7%職稱人數(shù)比率教授/正高2611.0%副教授156.3%高工62.5%副高20.8%工程師62.5%講師208.4%研究員73.0%助研93.8%學生14259.9%未知31.3%開展現(xiàn)狀與前景中國的技術水平和應用水平與國際水平存在一定差異，尤其在EOR上，差異更為明顯。中國的CCS相關技術水平整體處于示范以及研究階段，而國際CCS相關技術水平那么全部處于示范階段以上，EOR更是根本實現(xiàn)市場化成熟。中國的CCS相關技術應用水平整體處于研究階段，個別處于示范階段，而國際的CCS相關技術應用水平那么整體處于示范階段，EOR更是處于特定條件下市場化應用水平。開展現(xiàn)狀與前景應用水平都會略低于技術水平，而在二者差異上，中國要小于國際，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要為國際先進水平的引進。在未來的開展中,CCS相關捕集技術中燃燒后捕集更具開展優(yōu)勢，封存技術中EOR這種存在封存收益的技術更具開展優(yōu)勢。開展現(xiàn)狀與前景對CCS技術的熟悉程度會影響其對CCS的整體技術價，但差異在可接受范圍之內，反響出樣本存在很好的可靠性。時間預測及未來開展重點79.5%的人認為CCS在中國大規(guī)模被實施將會在2030年以后，這其中55.0%的人認為會在2030年到2040年之間。但也存在不看好CCS的人，認為CCS不會實現(xiàn)大規(guī)模的發(fā)展。影響因素及提高經(jīng)濟性研究方向從圖中可以看出，影響中國CCS技術應用前景的主要因素為本錢，其次為政策法規(guī)和技術，公眾認可那么相對而言最不重要，但從未來開展重點的預測中可以看出，公眾認可對于CCS開展仍起到很大的促進作用。影響因素及提高經(jīng)濟性研究方向到2050年，三種捕集技術的本錢預測均集中在150-100元/噸，從側面可以看出，各專家認為CCS捕集本錢大幅度降低是毋庸置疑的。而2030年，三種捕集技術本錢出現(xiàn)了比較明顯區(qū)分：燃燒后捕集集中在250-200元/噸，富氧燃燒在250-150元/噸，燃燒前捕集那么處于200-150元/噸之間。影響因素及提高經(jīng)濟性研究方向比較被看好的提高CCS經(jīng)濟性的方法主要為通過系統(tǒng)集成減少能耗，其次為開發(fā)高效低能耗的化學吸收劑以及提高CO2的源匯匹配等。目前研究中比較有成果的有：1、中石化：針對燃煤電廠設計的回收低分壓CO2的復合氨溶液〔MEA=Ⅱ〕，比照于MEA，CO2吸收率提高，再生能耗下降1.4GJ/t;2、中石化：低能耗捕集——熱泵+分布式雙換熱器+級間換熱工藝。節(jié)能工藝模擬計算結果：再生能耗3.86GJ/tCO2→1.98GJ/tCO2(以MEA為例〕；3、中科院：MgO—CaCO3吸收溶劑〔再生溫度低，再生能耗低〕等等。技術組合路線預測捕集：A燃燒前捕集B燃燒后捕集C富氧燃燒運輸：D管道運輸E船舶運輸F陸路低溫儲罐運輸封存：G強化石油開采H陸上咸水層I枯竭氣田

J強化煤層氣開采K海底咸水層L玄武巖封存從2030年技術組合中，可以看出比較具有開展前景的技術組合為燃燒后捕集+管道運輸/陸路低溫儲罐運輸+強化石油開采、燃燒前捕集+管道運輸+強化石油開采以及富氧燃燒+管道運輸+強化石油開采。從中可以看出，雖然捕集方式不同，封存方式均為強化石油開采，運輸方式也以管道運輸為主，出現(xiàn)這種結果的主要原因為CCS本錢過高，強化石油開采具有本錢收益，可以在一定程度上降低CCS的總體本錢。技術組合路線預測捕集：A燃燒前捕集B燃燒后捕集C富氧燃燒運輸：D管道運輸E船舶運輸F陸路低溫儲罐運輸封存：G強化石油開采H陸上咸水層I枯竭氣田

J強化煤層氣開采K海底咸水層L玄武巖封存到2050年，人們對于技術組合路線的看法要遠遠多于2030年受到支持比較多的技術路線組合為：富氧燃燒+管道運輸+強化石油開采/海底咸水層封存、燃燒前捕集+管道運輸+陸上咸水層封存/強化石油開采、燃燒后捕集+管道運輸+強化石油開采/陸上咸水層封存，管道運輸已成為主流模式，而封存方式中陸上/海上咸水層封存開始占據(jù)重要地位，原因在于中國具有非常大咸水層封存潛力，在未來本錢降低的條件下，必會成為首選的封存方式。風險風險優(yōu)勢、劣勢、機遇和挑戰(zhàn)優(yōu)勢、劣勢、機遇和挑戰(zhàn)優(yōu)