神華煤制油工程環(huán)保探路實(shí)現捕集并安全封存二氧化碳
2014-05-17 16:25:04
admin
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據一財網(wǎng)2013年9月25日訊 內蒙的鄂爾多斯腹地深處，這里不僅在探索中國的直接液化煤制油商業(yè)化模式，也在探索亞洲首個(gè)大規模、全流程的陸上鹽水層二氧化碳永久封存示范工程。
位于伊金霍洛旗境內的“神華集團10萬(wàn)噸/年CCS（二氧化碳捕獲與封存）示范項目”，是中國第一個(gè)列入國家科技支撐計劃的CCS科研項目，又是百萬(wàn)噸級煤直接制油示范項目的環(huán)保配套工程。
不同于華能在天津的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）項目和在北京高碑店電廠(chǎng)所實(shí)施的碳捕集項目，也不同于中石化在中原油田實(shí)施的旨在提高采收率的二氧化碳驅油項目，神華在鄂爾多斯煤制油分公司所實(shí)現的是從捕集到封存的全過(guò)程。
煤制油是捕集“富礦”
相較燃煤發(fā)電項目捕集煤炭燃燒過(guò)程中的二氧化碳來(lái)說(shuō)，煤化工項目在二氧化碳捕集上有著(zhù)量大質(zhì)純的“先天優(yōu)勢”。煤化工需要在高溫高壓的化學(xué)反應中調整煤炭中的碳、氫原子比例，因此將直接產(chǎn)生大量高濃度的二氧化碳。
此前有研究認為，如果不考慮燃料排放部分，煤炭直接液化項目中，生產(chǎn)每噸液化粗油的二氧化碳排放量在2.1噸左右。
中國神華煤制油化工有限公司董事長(cháng)吳秀章對記者說(shuō)，神華煤制油項目所實(shí)現的整體CCS過(guò)程分捕集和封存兩個(gè)部分，其中捕集部分在廠(chǎng)區，把高濃度的氣體二氧化碳通過(guò)壓縮、冷凍處理生產(chǎn)為液體二氧化碳，并暫存至廠(chǎng)區內容量為650立方米的儲存罐內，而封存部分則將暫存的二氧化碳注入到距離廠(chǎng)區13～15公里的非采礦區地下，兩地中間通過(guò)罐車(chē)實(shí)現運輸。
國內首試鹽水層注入
為了避免二氧化碳在捕集后再次釋放到大氣中，如何實(shí)現安全封存是整個(gè)CCS的難點(diǎn)之一。從國外的實(shí)踐看，地質(zhì)封存是*主要的方式。
所謂二氧化碳地質(zhì)封存是指將二氧化碳注入地下并長(cháng)期封存于1000米至3000米深的地層中，具體可分為鹽水層封存、枯竭油田和氣田封存。其中因鹽水層是含地下水的、可滲透的多孔介質(zhì)，在三種方式中可存儲量*為豐富。挪威北海油田Sleipner西部二氧化碳鹽水層封存項目就是通過(guò)這一方式成為世界上第一個(gè)達到工業(yè)化規模的封存項目。
在項目實(shí)施之初，神華曾在鄂爾多斯當地進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)的地質(zhì)研究，確認在神華煤制油廠(chǎng)址附近區域內，優(yōu)選的可封存二氧化碳的地層共有7個(gè)，其中深部鹽水層潛力*大，比如鹽水層之一的奧陶系馬家溝群就具有10億~100億噸的二氧化碳儲存潛力。
吳秀章對記者說(shuō)，為了不影響地表水和淡水，同時(shí)考慮安全性，整個(gè)項目*終選擇了鹽水層進(jìn)行封存。
全球范圍內，CCS封存項目的數量屈指可數。因為將鉆井安全打到這樣的深度并防止在注入過(guò)程中出現二氧化碳逃逸并不是容易的事。另外，二氧化碳在被注入時(shí)處于氣體和液體之間的臨界態(tài)，通過(guò)一系列化學(xué)反應對注入管道本身有很強的腐蝕性，也增大了逃逸風(fēng)險。
“為了確保安全，我們專(zhuān)門(mén)做了安全性評估，絕對不允許二氧化碳再次泄漏到地面上來(lái)，所以重點(diǎn)監控了三方面工作?！眳切阏逻M(jìn)一步解釋?zhuān)暗谝?，要對被注入的每一層鹽水層覆蓋層做嚴格評估，保證覆蓋層足夠厚，不會(huì )因為我們注入二氧化碳而開(kāi)裂；第二，注入的鉆井包括表層套管、技術(shù)套管和注入套管，水泥也全是通過(guò)套管返到地面，保證不會(huì )因為管線(xiàn)腐蝕而泄漏二氧化碳；第三，我們嚴格控制注入壓力，防止注入壓力過(guò)高使覆蓋層開(kāi)裂而造成二氧化碳逃逸?！?BR> 煤化工發(fā)展CCS需求迫切
盡管神華煤制油項目在CCS上還僅僅是示范性嘗試，但對于中國整個(gè)煤化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，盡早實(shí)現工業(yè)化、規?；腃CS是必須完成的目標。
一方面，2012年以來(lái)因國內煤炭?jì)r(jià)格下滑，煤化工發(fā)展出現了機遇期。僅在今年3月，就有10個(gè)新型煤化工項目獲得發(fā)改委路條，整體投資在2000億～3000億之間，而且業(yè)內期待下半年會(huì )核發(fā)更多項目。另一方面，中國面臨嚴峻的減排形勢，國家和國際上對煤化工行業(yè)的減排約束將日趨嚴格。國家下發(fā)的《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規劃》就早已定調，在穩步推進(jìn)煤炭深加工示范項目建設的同時(shí)，支持開(kāi)展二氧化碳捕集、利用和封存技術(shù)研究和示范。
所以，如果把CCS項目作為煤制油、煤化工項目準入的門(mén)檻或強制性配套項目，對本身背負高二氧化碳排放量負擔的煤化工行業(yè)成長(cháng)前景至關(guān)重要。
但是否能上碳捕集項目，不僅要過(guò)技術(shù)關(guān)，還要過(guò)成本關(guān)。
據記者了解，國際上燃煤電廠(chǎng)僅碳捕集的成本在每噸40～50美元左右，高昂的成本讓CCS難以大規模工業(yè)化。相對于燃煤電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，煤化工項目二氧化碳濃度非常高，所以捕集成本相對較低，經(jīng)濟性上有一定優(yōu)勢。
吳秀章對記者說(shuō)，由于項目在示范期只是一年10萬(wàn)噸的小項目，不成規模。加上示范探索期間不過(guò)于強調收益約束，包括折舊、人工和動(dòng)力成本在內，神華煤制油完成CCS全過(guò)程每噸的成本是280元（大約45美元），其中捕集是200元，封存是80元。
一旦形成工業(yè)化規模，并通過(guò)管道輸送降低儲運成本，吳秀章估計CCS全過(guò)程能降到每噸25美元左右，大致是捕集階段20美元、封存5美元。
如果未來(lái)真能降到每噸25美元，并延伸出二氧化碳其他應用模式，將能更大提升煤化工CCS的經(jīng)濟性和可行性。