文章來(lai)源：中國(guo)能源建設集團有限(xian)公司 發布時間：2021-05-10
廣東碳捕集測試平臺
隨(sui)著全球氣候(hou)變暖日(ri)益(yi)加劇，二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)的排放(fang)問題受到(dao)了世界普遍關注，越(yue)來越(yue)多(duo)的國家意識到(dao)控制二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)排放(fang)的重(zhong)(zhong)要性，低(di)碳(tan)(tan)(tan)經濟(ji)、“碳(tan)(tan)(tan)減排技術(shu)”逐(zhu)漸走進公眾視(shi)野。在能源低(di)碳(tan)(tan)(tan)領(ling)域，我(wo)國對(dui)二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)捕集(ji)、利用(yong)與(yu)(yu)封存(cun)技術(shu)發展極為重(zhong)(zhong)視(shi)，在一系列重(zhong)(zhong)大科技規劃(hua)中，均將其列為重(zhong)(zhong)點支(zhi)持(chi)、集(ji)中攻關和示范的重(zhong)(zhong)點技術(shu)領(ling)域，“發展二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)捕集(ji)利用(yong)與(yu)(yu)封存(cun)技術(shu)”被(bei)正式(shi)寫(xie)入我(wo)國《國家“十三(san)五”科學和技術(shu)發展規劃(hua)》。
今年5月15日，由中國(guo)能建廣東(dong)院(yuan)（以下簡稱“廣東(dong)院(yuan)”）總承包建設的亞洲首個多技術(shu)開放國(guo)際(ji)碳捕(bu)集(ji)技術(shu)測(ce)試(shi)平(ping)臺(tai)——廣東(dong)碳捕(bu)集(ji)測(ce)試(shi)平(ping)臺(tai)項目正式(shi)投產(chan)，對推進(jin)我(wo)國(guo)二氧(yang)化(hua)碳減排和應對氣候變化(hua)具(ju)有(you)里程碑意義，碳捕(bu)集(ji)技術(shu)研究發(fa)展自此翻(fan)開了全新一頁。
聚焦CCUS“黑科技”
CCUS是(shi)被(bei)認為(wei)是(shi)目前(qian)唯一(yi)(yi)一(yi)(yi)項(xiang)能實現化石(shi)能源低碳(tan)利用的技術，并被(bei)認為(wei)是(shi)未來大(da)規模減少溫室氣(qi)體排(pai)放、減緩全球變暖的可行(xing)辦法。
廣東院從2012年開展CCUS技(ji)術研究。“與(yu)常(chang)規的碳(tan)捕集(ji)、封存，也就是CCS技(ji)術相比，CCUS可(ke)以實(shi)現(xian)二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)的資源化(hua)(hua)，所(suo)捕集(ji)到的二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)可(ke)以廣泛(fan)應用于食品(pin)(pin)加工、離(li)岸(an)驅油、化(hua)(hua)學產品(pin)(pin)生產等工業化(hua)(hua)利用領域，因(yin)此(ci)也更具(ju)有現(xian)實(shi)操(cao)作性。”廣東碳(tan)捕集(ji)測(ce)試(shi)平臺(tai)項目(mu)經(jing)理楊暉介(jie)紹道。
根據(ju)不(bu)同(tong)的(de)回收方法，電(dian)廠(chang)煙(yan)氣二氧(yang)化(hua)碳捕(bu)集(ji)技術又可以分為燃燒(shao)(shao)前捕(bu)集(ji)、燃燒(shao)(shao)中捕(bu)集(ji)和燃燒(shao)(shao)后捕(bu)集(ji)等多個類(lei)型。其中，燃燒(shao)(shao)后技術因對(dui)現(xian)有電(dian)廠(chang)系(xi)統改造較小(xiao)，只(zhi)須在現(xian)有煙(yan)氣處理系(xi)統后增加二氧(yang)化(hua)碳捕(bu)集(ji)裝(zhuang)置(zhi)，而被視(shi)為當前最(zui)具市場潛力的(de)捕(bu)集(ji)技術。
“簡(jian)單來(lai)說，就好比給(gei)燃煤電廠這個(ge)排放源戴上一(yi)個(ge)大口(kou)罩，通過(guo)脫碳(tan)裝置這個(ge)過(guo)濾系統，把(ba)對環境沒有任何影響的干凈氣體(ti)排放出去，而把(ba)二氧化(hua)碳(tan)留下來(lai)集中處理。”楊暉形象(xiang)稱。
廣東碳(tan)捕集測試平臺項目采用的(de)(de)正是燃燒后捕集技術。項目依托華(hua)潤海豐電廠1號１００萬(wan)千瓦(wa)超超臨界(jie)燃煤機(ji)組(zu)建設(she)，每年可從燃料燃燒后產生的(de)(de)煙(yan)氣中捕集二氧(yang)化碳(tan)約2萬(wan)噸，按一(yi)(yi)棵樹(shu)一(yi)(yi)年吸收18.3噸二氧(yang)化碳(tan)計算，相(xiang)當(dang)于1000多棵樹(shu)吸收的(de)(de)二氧(yang)化碳(tan)量。
項目建成后，成為了世界首個(ge)基于火電廠(chang)超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界機組的(de)碳捕集測試平(ping)臺，也成為了繼美國國家(jia)碳捕集技術測試中(zhong)(zhong)心、挪威蒙斯塔技術中(zhong)(zhong)心之后，世界第三個(ge)多技術碳捕集測試平(ping)臺（試驗基地）。
“廣東(dong)碳(tan)捕集測(ce)試平臺項目的(de)(de)(de)投產，標志著廣東(dong)省乃至中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)碳(tan)捕集技術(shu)研(yan)究發展步入新(xin)征程。更(geng)為重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)是(shi)，它(ta)作為一個(ge)國(guo)際(ji)性(xing)的(de)(de)(de)共享與(yu)開放的(de)(de)(de)服務平臺，可通過與(yu)外部科研(yan)單(dan)位的(de)(de)(de)深入合作，為世界碳(tan)捕集利(li)用技術(shu)的(de)(de)(de)研(yan)究與(yu)測(ce)試創造(zao)了更(geng)好條件。”廣東(dong)院總工程師(shi)、中(zhong)英（廣東(dong)）CCUS中(zhong)心主任裴愛國(guo)表示。
俯視圖
打造CCUS示范工程
“項目要(yao)同(tong)時滿足電力行(xing)業(ye)和(he)化工(gong)行(xing)業(ye)設(she)計標(biao)準，卻沒(mei)有明確的(de)(de)(de)設(she)計規范指導和(he)直(zhi)接的(de)(de)(de)工(gong)程實例(li)可以借鑒(jian)。同(tong)時，項目必須在運(yun)(yun)行(xing)中的(de)(de)(de)電廠(chang)有限(xian)的(de)(de)(de)空間(jian)內實施，既要(yao)保證(zheng)不影響機組(zu)(zu)安(an)全穩定(ding)運(yun)(yun)行(xing)，又要(yao)保證(zheng)工(gong)藝(yi)設(she)施的(de)(de)(de)安(an)全距(ju)離和(he)結構強度滿足機組(zu)(zu)運(yun)(yun)行(xing)要(yao)求，難度非常大。“我們(men)經過反復對比論證(zheng)后(hou)，最(zui)(zui)終從十幾個方案(an)中篩選出了最(zui)(zui)優的(de)(de)(de)可行(xing)方案(an)。”項目設(she)計總(zong)工(gong)程師羅海(hai)中說。
考慮到平臺的(de)實驗屬(shu)性(xing)(xing)，以(yi)及(ji)未(wei)來開展不同類型吸收劑測試的(de)需要，廣東院項(xiang)目團隊在(zai)大(da)量調研論(lun)證、綜(zong)合(he)當前最先進(jin)捕(bu)集技(ji)術的(de)基(ji)礎上(shang)，對項(xiang)目進(jin)行了創新性(xing)(xing)設計。
在(zai)胺法碳(tan)捕集(ji)工藝吸收段，項(xiang)目首次采用新型的(de)高效(xiao)碳(tan)捕集(ji)填(tian)料(liao)，不(bu)僅可(ke)有效(xiao)降(jiang)低阻力能耗，有利于在(zai)未(wei)來大規(gui)模的(de)捕集(ji)項(xiang)目中推廣使用，還可(ke)以支持不(bu)同(tong)的(de)吸收劑(ji)，進(jin)行不(bu)同(tong)填(tian)料(liao)高度的(de)測試，為將來降(jiang)低碳(tan)捕集(ji)設備投資(zi)提供了有益探(tan)索。
在解(jie)吸(xi)塔設備設計上，項目(mu)團隊充(chong)分考慮了寬廣(guang)的(de)(de)解(jie)吸(xi)壓力和溫度范圍(wei)，使(shi)設備可兼容(rong)絕(jue)大多數的(de)(de)吸(xi)收(shou)劑(ji)，能針對不(bu)同吸(xi)收(shou)劑(ji)開展各種工(gong)藝條件的(de)(de)再生能耗研究，有助于開發(fa)出低捕(bu)集成(cheng)本的(de)(de)新工(gong)藝。
“項目還采用了全(quan)球首臺20噸/天(tian)級(ji)膜(mo)分離法碳捕集系統，首次采用三級(ji)膜(mo)分離新工藝，能獲得高(gao)濃(nong)度二氧(yang)化(hua)碳氣(qi)體，并(bing)且在產(chan)品(pin)氣(qi)進入壓(ya)縮提純裝置(zhi)前，針對(dui)膜(mo)法產(chan)品(pin)氣(qi)創新開發出一套洗滌凈(jing)化(hua)—吸附組(zu)合新技術，這都將有(you)利于進一步拓寬膜(mo)法二氧(yang)化(hua)碳捕集產(chan)品(pin)氣(qi)的(de)利用途徑。” 羅(luo)海中介紹道。
回憶建設過程(cheng)，施工(gong)經理楊(yang)升(sheng)恒對現場(chang)的(de)(de)苛刻記憶猶新。“施工(gong)過程(cheng)中，技術和(he)安全(quan)要(yao)同時滿足電(dian)力和(he)化工(gong)類工(gong)程(cheng)的(de)(de)要(yao)求(qiu)，又是在運行中的(de)(de)電(dian)廠內施工(gong)，對安全(quan)管理要(yao)求(qiu)極高。”
項目建設(she)全(quan)(quan)過程嚴格按照在運電廠安全(quan)(quan)管理(li)制度實施(shi)，項目團隊科學布置工(gong)(gong)(gong)序，合理(li)安排設(she)備(bei)周轉，狠抓(zhua)每個工(gong)(gong)(gong)作面責任落實，同時(shi)還邀(yao)請了(le)化工(gong)(gong)(gong)行業科研機(ji)構參與施(shi)工(gong)(gong)(gong)方案(an)評審，確(que)保(bao)了(le)項目安全(quan)(quan)順利推進。
“廣東(dong)碳(tan)捕(bu)集(ji)測(ce)試平臺(tai)項(xiang)目(mu)完成(cheng)(cheng)后(hou)，我們還(huan)將繼續研究碳(tan)捕(bu)集(ji)、利用與封存的其它技術難點，希望(wang)把(ba)這個項(xiang)目(mu)做成(cheng)(cheng)一個技術孵(fu)化(hua)基地，培育(yu)成(cheng)(cheng)為廣東(dong)省甚至是(shi)國家級(ji)的技術創新基地。”裴愛國對此充滿(man)信心。
膜法碳捕集裝置
促進能源低碳利用
相關報告(gao)顯示，未來5年(nian)，全球煤(mei)炭(tan)需求將保(bao)持(chi)穩定(ding)，我國仍將是世(shi)界煤(mei)炭(tan)消費第一大國，煤(mei)炭(tan)行業(ye)清潔(jie)發(fa)展至(zhi)關重(zhong)要。國際(ji)能源(yuan)機(ji)構（IEA）稱“沒有CCUS，就沒有煤(mei)炭(tan)的未來”。
伴隨能源轉(zhuan)型的步伐(fa)，CCUS正(zheng)讓(rang)化石能源清潔利用的夢想照(zhao)進現實。
近年來(lai)，我(wo)國(guo)正全力推(tui)進煤(mei)電機(ji)組超低(di)排(pai)(pai)放(fang)改造，并將(jiang)其列為我(wo)國(guo)面向2030年的(de)(de)重大科技專項——“煤(mei)炭(tan)清潔(jie)高(gao)效利用”專項的(de)(de)五(wu)個(ge)方向之一。截至2018年底，中國(guo)煤(mei)電廠超低(di)排(pai)(pai)放(fang)技術(shu)改造實際(ji)完成(cheng)8.1億千瓦(wa)，達到或低(di)于燃氣(qi)電廠的(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)標準，發展成(cheng)效顯著。
中國(guo)能(neng)建(jian)緊隨(sui)能(neng)源發(fa)展態勢，著力促進(jin)能(neng)源清潔高效利用，積極推動能(neng)源高質量發(fa)展，加大投入力度，攻克和掌握了(le)一(yi)批關鍵核心(xin)技(ji)術，取得了(le)豐碩成果。2008年，中國(guo)能(neng)建(jian)IGCC&CCS認(ren)定所在中國(guo)能(neng)建(jian)華北(bei)院成立。同年，華北(bei)院設計完成了(le)華能(neng)北(bei)京熱電廠CCS示(shi)范項目(mu)，該項目(mu)既是(shi)我(wo)國(guo)第一(yi)個(ge)燃煤電廠煙氣碳捕(bu)集項目(mu)，也是(shi)我(wo)國(guo)第一(yi)個(ge)后脫碳項目(mu)。
2013年，廣(guang)東院作為發(fa)(fa)起成員，與英國CCS研(yan)究(jiu)中(zhong)(zhong)心、蘇格(ge)蘭CCS中(zhong)(zhong)心和清潔化石能(neng)源研(yan)究(jiu)院共同(tong)成立中(zhong)(zhong)英（廣(guang)東）CCUS中(zhong)(zhong)心，促進與CCUS和近零排放(fang)有關的示范項目在(zai)廣(guang)東發(fa)(fa)展，目前已完成相(xiang)關研(yan)究(jiu)任務(wu)12項，發(fa)(fa)表(biao)研(yan)究(jiu)報(bao)告(gao)20余份，獲專利7項。其中(zhong)(zhong)，廣(guang)東省碳捕集、利用與海上封存項目被列入國家發(fa)(fa)改委(wei)和美國能(neng)源部(bu)的氣(qi)候變化工作組(zu)框架(jia)，并簽署了中(zhong)(zhong)美合作備(bei)忘(wang)錄。
此外(wai)，廣東院(yuan)還與(yu)中英（廣東）CCUS中心聯合舉辦了五屆(jie)國際(ji)碳捕(bu)集(ji)(ji)利(li)用(yong)與(yu)封(feng)存(cun)專家(jia)研(yan)討會，致力于促進國內外(wai)工業(ye)界和(he)學術(shu)界在CCUS和(he)清(qing)潔(jie)煤技術(shu)研(yan)究和(he)產(chan)業(ye)化(hua)(hua)方面的交(jiao)流(liu)與(yu)合作，推動碳捕(bu)集(ji)(ji)封(feng)存(cun)與(yu)利(li)用(yong)等低碳領域的技術(shu)研(yan)究和(he)成果轉化(hua)(hua)。
經過多年的培養和工程實踐鍛煉，廣東院擁有(you)了一(yi)支理(li)論水平高(gao)、專(zhuan)(zhuan)業(ye)齊全、實力雄厚的碳捕集技(ji)術團(tuan)隊，團(tuan)隊成員有(you)教授級(ji)高(gao)工6名、高(gao)級(ji)工程師21名、博士6名，涵蓋工藝(yi)、熱機(ji)、電氣、儀(yi)控等多個(ge)專(zhuan)(zhuan)業(ye)。
作(zuo)為前沿技術和高端技術人才培養基(ji)地的(de)博士(shi)后(hou)工作(zuo)站(zhan)，也(ye)成(cheng)為了廣東院低(di)碳領域(yu)人才的(de)孵化器(qi)。在站(zhan)博士(shi)后(hou)從2013年開展低(di)碳領域(yu)課題研究，已(yi)發表相關論文6篇，其中兩篇被EI收(shou)錄，申獲發明專(zhuan)利2項、實(shi)用(yong)新型專(zhuan)利1項。
“更為重要的(de)是，通(tong)過(guo)這一(yi)系列(lie)研究(jiu)和工(gong)(gong)程項目(mu)的(de)實(shi)施，我們(men)(men)的(de)技術(shu)團(tuan)隊(dui)已參與到碳(tan)捕(bu)集(ji)技術(shu)平臺的(de)規劃、設計、施工(gong)(gong)、采購乃至(zhi)調試(shi)、驗收的(de)工(gong)(gong)程建(jian)設全過(guo)程中，積累了(le)豐富(fu)的(de)工(gong)(gong)程實(shi)踐(jian)經(jing)驗，這對我們(men)(men)更好地掌握碳(tan)捕(bu)集(ji)技術(shu)，提升碳(tan)捕(bu)集(ji)技術(shu)能力，樹立碳(tan)捕(bu)集(ji)行業的(de)品牌效應(ying)，起(qi)到了(le)重要的(de)支撐作用(yong)。”裴(pei)愛國告(gao)訴筆者。
作為國內領(ling)先(xian)的(de)清潔、高效、綠色、智慧(hui)能(neng)源建設者，中國能(neng)建不(bu)斷加大研發投入，為應對全(quan)球氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)，減(jian)少溫室氣(qi)體排放(fang)，發展綠色低碳能(neng)源經濟作出積(ji)極探索與生動(dong)實踐。
【責(ze)任(ren)編輯：趙藝(yi)涵】
