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《中国煤化工》
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全球碳捕获与封存技术并未止步
作者:陶镜羽 | 来源:国家能源报道 | 时间:2017-08-17
  近几年来,全球不断尝试和探索在燃煤电厂安装碳捕获与封存设备,环境保护基金会气候与能源协定副会长马克·布朗斯坦说:“碳捕获与封存技术是可以阻止二氧化碳排入大气层的有效途径。”   不过,碳捕获与封存技术(CCS)也因其种种弊端遭到了质疑。对于注重成本的燃煤发电来说,捕获二氧化碳需要耗费的额外成本会让燃煤发电失去竞争力,使得目前的碳捕获技术大多停留在小规模试验阶段,无法达成规模经济。
  坎伯CCS项目:落后计划、超出预算、终被放弃
  近日,美国密西西比的坎伯电厂一个备受瞩目的碳捕获与封存项目被宣告停止开发。“坎伯CCS项目遭遇滑铁卢可能对未来‘清洁煤’技术的推进带来了消极的影响。”国际能源署首席经济学家沃罗称。
  这对于那些碳捕获技术的支持者们来说是一次不小的打击。实际上,碳捕获与封存技术的应用不仅仅局限于煤炭甚至电力行业,其在钢铁、化工等其他工业领域中,也是少数深度减排技术选择之一。
  坎伯CCS项目位于一个高水分低热值褐煤区域。最初的计划是通过利用一种新型专有整体煤气化联合循环(IGCC)技术,以高效、低排放方式利用这些资源。将这些煤炭气化,分离和捕获其产生的二氧化碳,最终将合成气用于驱动联合循环燃气轮机进行发电。
  据了解,一个像坎伯电厂规模的普通燃煤电厂每年排放的二氧化碳大约为300万吨,这些二氧化碳可通过使用已建立的商用溶剂技术获取,并用于强化采油(EOR)。然而,过去三年中大部分时间,坎伯电厂几乎都是天然气发电,只有约9.2万吨的二氧化碳被捕获。坎伯电厂的失败证明了一个问题———将一个新IGCC技术    从试点规模迅速扩大到装机585兆瓦的电厂规模,比预期中要复杂得多,也更具有挑战性。这座CCS工厂在七年投入数十亿美元后,由于投资方———美国南方电力公司,迫于密西西比州公共服务委员会的压力,放弃了其原有的设计,转而变为一家天然气发电厂。
  坎伯电厂并不是首个失败的采用CCS和IGCC系统的电厂。此前,美国FutureGen项目也将目光投向了建设大规模IGCC电厂,不过也在备受瞩目中于2008年宣告取消该项目。另一个被遗弃的项目位于澳大利亚ZeroGen电厂,在项目施工设计显示出需要近70亿澳元的投资之前,该电厂也目标建设采用CCS及IGCC系统的电厂。
  不过,仍有支持者们在探索的路上继续坚持。最近一项前景被看好的使用IGCC系统的项目——大琦CoolGen项目在日本启动。该项目以更加慎重的方式来扩大IGCC的发展规模,已于今年3月调试运营了一个166兆瓦的吹氧IGCC电厂。目前,电厂已经完成了500小时的成功测试,并且项目所有者计划在下一阶段中增加二氧化碳捕获技术。相对于其他煤炭净化技术,IGCC拥有更高效且碳排放更低的潜在吸引力。
  多个CCS项目在电力部门取得成功
  实际上,坎伯项目的失利并不能掩盖CCS在电力部门取得的成功,包括在德克萨斯进行调试的PetraNova项目 (CCS项目),该项目是由美国NRG能源与日本最大的石油生产商———新日本石油和天然气开采公司合资开展,并在今年早些时候按时、按预算交付。PetraNova是第二个将后燃烧捕获技术改造为现有燃煤发电站的大型项目,据悉,该项目的成本大约是位于加拿大的全球首个边界大坝投建成本的五分之四。
  NRG能源公司副总裁大卫·葛里逊称:“煤炭厂是美国混合能源结构中重要的一部分,而我们的问题是解决煤炭开采对环境产生的副作用。”与此同时,PetraNova项目也向世界证明CCS是一个可靠的且负担得起的选择。据葛里逊介绍,由于规划得当,PetraNova一直保持正常运营。开发团队在建设开始前解决了尽可能多的技术问题,使用的组件大部分也已经被检验。PetraNova使用的是用于在工业上捕获二氧化碳的商业胺基二氧化碳洗涤器,随后将捕获的二氧化碳运输到    82英里外的一个西部牧场油田,并将其注入到枯竭的油井中,挤出难以开采的原油,并将其封存在地下,这个过程称为强化采油(EOR)。通过EOR,可以大大提高原油采收率并可以产生支付CCS系统的费用。
  虽然PetraNova和坎伯项目都是进行碳捕捉,但是两者难以放在一起比较。MIT能源小组的高级研究工程师霍华德·赫佐格分析说:“最简单的区别是PetraNova利用煤粉及已有的工厂,而坎伯是新工厂,利用气化技术。PetraNova将燃烧产生的二氧化碳捕获,而坎伯将煤变为气体,在燃料燃烧前将二氧化碳分离出来。最后,坎伯也将采集到的二氧化碳用于EOR。”有业内人士表示,在两个项目中,PetraNova可能对美国煤炭发电更重要,因为它可以改造现有工程。对此,能源部高级项目经理安德鲁评价称:“美国35%的发电厂都是燃煤发电,那些可以直接适用现有发电厂的技术将更容易得到广泛应用。此外,PetraNova的规模比预想的大得多,这可能使设备的效益提高。”
  CCS是实现有意义减排的少数技术选择之一
  数据显示,全球工业部门的二氧化碳排放量约占全球的四分之一。为实现气候变化目标,减少工业领域是不能被忽略的,而CCS是实现有意义减排的少数技术选择之一。
  幸运的是,在一些工业和燃料转换部门有现成的二氧化碳流,所以CCS的成本较低。此外,由于主要炼油厂和石油化工设施通常位于成熟油田附近,提供经济上有吸引力的储存机会。对于CCS来讲,利用这些低成本的工业机会,对其在短期内加速部署至关重要。
  Varro称:“目前全球共有17个大型CCS项目,并且至少有一个项目在今年投产。最重要的是,我们将继续扩大对CCS的投资,并以更快的速度增长。坎伯项目的结束并不代表CCS技术的尽头,我们应该清楚的认识到,在全球能源转型发展的过程中,解决燃煤发电厂排放问题的努力是不能止步不前的。”
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