碳捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)CCS

碳捕捉和儲(chǔ)存技術(shù)CCS12月7日，聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)如期在哥本哈根拉開帷幕，來(lái)自192個(gè)國(guó)家和地區(qū)的代表出席了這次峰會(huì)。幾日下來(lái)，大會(huì)火藥味十足，儼然成吵架大會(huì)。雖然各國(guó)的“減排目標(biāo)”還處于拉鋸戰(zhàn)中，如何達(dá)到這些減排目標(biāo)將是接下來(lái)各國(guó)關(guān)注的問(wèn)題，于是，“碳捕捉技術(shù)”再次成為媒體關(guān)注焦點(diǎn)。相對(duì)于人造火山或是太空反光鏡這類不靠譜的科技狂想，二氧化碳捕集封存技術(shù)（CCS技術(shù)）被認(rèn)為更能拯救地球。眾所周知，人類為防止氣候變暖需要節(jié)能減排，特別是減少二氧化碳的排放。減排路徑有許多，但對(duì)于以燃煤為主要能源的國(guó)家，減少燃煤使用代價(jià)高昂，因此CCS成為重要替代選擇，因此對(duì)那些不愿改變能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的國(guó)家來(lái)說(shuō)，這有極大吸引力。國(guó)人也許對(duì)碳捕獲技術(shù)稍感陌生，殊不知它“正是當(dāng)今世界上國(guó)際最熱門的氣候變化領(lǐng)域最前沿、最重大的話題之一，國(guó)際政治領(lǐng)袖們無(wú)不投以巨大關(guān)注”。早在去年年底，央行行長(zhǎng)周小川就曾暢談過(guò)“碳捕獲”的深意，并認(rèn)為金融業(yè)在這方面大有可為。而根據(jù)浙大相關(guān)專家的看法，國(guó)外許多科研機(jī)構(gòu)早已經(jīng)從中嗅到了巨大的利益誘惑，并悄悄把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了國(guó)內(nèi)碳排技術(shù)市場(chǎng)。原始大氣中二氧化碳的濃度非常高，并不適宜人類生存，地球是通過(guò)把二氧化碳固化后埋在地下（即成煤成油的過(guò)程），從而降低了大氣中二氧化碳的濃度，變得適宜人類生存了?，F(xiàn)在的情況，正好相反，人類通過(guò)開采煤、油，把埋在地下的二氧化碳挖了出來(lái)，再排放到大氣中，大氣的二氧化碳濃度就增加了，隨之而來(lái)的就是溫室效應(yīng)帶來(lái)的一系列影響。這實(shí)際是對(duì)工業(yè)革命，化石能源瘋狂利用的一種嘲諷和報(bào)復(fù)。后工業(yè)時(shí)代注定要解決工業(yè)革命的麻煩。1850年全球CO2排放量?jī)H為2億噸，到2005年則增加到259億噸。這其中，全球化石燃料的消費(fèi)主要集中在工業(yè)、電力和交通運(yùn)輸部門，其CO2排放量約占全球CO2排放總量的63.09%?72.96%。現(xiàn)在，全球各國(guó)首腦希望人類在2050年時(shí)，把氣溫控制在不超過(guò)1850年時(shí)多2攝氏度。如何減少大氣中的二氧化碳排放量，科學(xué)家們已經(jīng)想了各種辦法。第一步是“碳捕獲”。據(jù)方夢(mèng)祥教授介紹，目前國(guó)際上比較成熟的是化學(xué)吸收法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是利用CO2和某種吸收劑之間的化學(xué)反應(yīng)，將CO2氣體從煙道氣中分離出來(lái)，目前科學(xué)家已經(jīng)找到了多種性能優(yōu)良而環(huán)保的吸收劑。還有一種方法叫“膜”分離法，化石燃料燃燒后的煙氣在通過(guò)膜時(shí)被分類處理了，有的會(huì)溶解并通過(guò)，有的卻通不過(guò)被“攔截”了。為了提高二氧化碳的減排效率，科學(xué)家還發(fā)明了一種富氧燃燒法，用純氧燃燒使得排放的CO2純度更高。據(jù)悉，目前國(guó)際上像美、英、挪威包括中國(guó)都有一些碳捕捉試驗(yàn)項(xiàng)目，其中碳的捕捉效率可以高達(dá)90%?！安短肌边€不是最難的，而且，“就算是把捕捉到的CO2再利用，拿去生產(chǎn)碳酸飲料，最后CO2還是排到了大氣中”，科學(xué)家需要把CO2安全而永久地“封存”起來(lái)，這種碳捕捉與儲(chǔ)存技術(shù)被稱為CCS（即CarbonCaptureandStorage的縮寫）技術(shù)?？茖W(xué)家目前主要的思路是“封到地下”，包括深海存儲(chǔ)和地質(zhì)儲(chǔ)存。先說(shuō)“深海存儲(chǔ)”，要知道，海洋是全球最大的CO2貯庫(kù)，其總貯量是大氣的50多倍，在全球碳循環(huán)中扮演了重要角色。將CO2進(jìn)行海洋儲(chǔ)存的方式，主要是通過(guò)管道或船舶將CO2運(yùn)送到海洋儲(chǔ)存地點(diǎn)，然后將CO2注入海底，在海底的CO2水最后會(huì)碳化并保存下來(lái)。這個(gè)方法也有一定隱患：“CO2是通過(guò)船舶用高壓打入海底的，萬(wàn)一CO2發(fā)生泄漏后果不堪設(shè)想，特別是海震時(shí)常發(fā)生。”目前科學(xué)家認(rèn)為相對(duì)可行的是地質(zhì)儲(chǔ)存，把CO2打入地下1?2千米的鹽水層，在這樣的深度，壓力會(huì)將二氧化碳轉(zhuǎn)換成所謂的“超臨界流體”，并緩慢固化，就像地下的煤炭石油一樣。在這樣的狀態(tài)下，二氧化碳才不容易泄漏?！傲硗?，這片巖體的結(jié)構(gòu)要好，有足夠多的空間來(lái)容納二氧化碳，而且具有連續(xù)性，面積夠大。據(jù)預(yù)測(cè)全球鹽水層的儲(chǔ)量達(dá)到10萬(wàn)億噸，可以儲(chǔ)存1000年。到現(xiàn)在為止，全球共有三個(gè)成功的CCS項(xiàng)目在進(jìn)行中。美國(guó)Weyburn-Midale項(xiàng)目填埋的是北達(dá)科他薩斯喀徹溫省一座廢棄油田的煤炭氣化廠產(chǎn)生的二氧化碳。英國(guó)石油公司經(jīng)營(yíng)的阿爾及利亞薩拉油田項(xiàng)目把從當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的天然氣中提取的二氧化碳輸入地下。挪威大型石油天然氣公司國(guó)家石油公司也在北海有兩處類似的項(xiàng)目。另外，全球有上百個(gè)CCS項(xiàng)目正在建設(shè)中。在國(guó)內(nèi)，繼北京的華能高碑店項(xiàng)目后，華能石洞口第二電廠碳捕獲項(xiàng)目7月份在上海開工，該項(xiàng)目總投資1.5億元，今年年底將建成，預(yù)計(jì)年捕獲二氧化碳10萬(wàn)噸，并號(hào)稱是全球最大的燃煤電廠碳捕獲項(xiàng)目。雖然目前CCS技術(shù)仍在實(shí)驗(yàn)階段，其技術(shù)能否收到預(yù)期效果還有待證實(shí)，但成本之高已經(jīng)叫人咋舌。根據(jù)麻省理工大學(xué)去年發(fā)表的一份報(bào)告，捕捉每噸二氧化碳并將其加壓處理為超臨界流體要花費(fèi)30-50美元，將一噸二氧化碳運(yùn)送至填埋點(diǎn)埋藏需要花費(fèi)10-20美元。這也就是說(shuō)，發(fā)電廠每向大氣中排放一噸二氧化碳就要支付40-70美元，歐盟現(xiàn)行的碳價(jià)格則為8-10歐/噸，這一數(shù)字也接近聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)建議的碳價(jià)格的中間值。方夢(mèng)祥教授也給記者簡(jiǎn)單算了一筆賬：比如，燃燒1噸煤要排放出2噸的CO2,現(xiàn)在的煤價(jià)按600元/噸計(jì)，加上碳排放增加的600多元，成本增加了一倍，而燃燒1噸煤可以發(fā)電300度，攤到每度電上，就是電價(jià)增加70%-90%，而如果把生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售中增加的碳價(jià)格核算到每件商品上，最后就能算出該商品的碳排放價(jià)?！叭绻魇掌鹛级悂?lái)，這個(gè)數(shù)字將是很可觀的?！睙o(wú)怪乎，有專家稱石油交易之后碳排放交易最具潛力，全球碳排放市場(chǎng)將成為未來(lái)最大的市場(chǎng)。與此同時(shí)，各國(guó)資本已經(jīng)開始覬覦這個(gè)產(chǎn)業(yè)，歐盟委員會(huì)已明確表示，歐盟計(jì)劃直接投資80億歐元用于CCS領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)?！斑@對(duì)我們來(lái)說(shuō)，既是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇，現(xiàn)在，國(guó)外許多機(jī)構(gòu)早已經(jīng)瞄準(zhǔn)了國(guó)內(nèi)碳排技術(shù)市場(chǎng)，像我們浙江大學(xué)已經(jīng)跟歐盟、美國(guó)能源部、英國(guó)等建立起技術(shù)合作關(guān)系，其實(shí)，我們國(guó)內(nèi)的碳捕捉技術(shù)成本相比國(guó)外要低廉很多，如果可以搶占一些市場(chǎng)份額還是大有可為的，可惜，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)很少能有這樣的眼光?！狈綁?mèng)祥教授說(shuō)。（青年時(shí)報(bào)）碳捕獲技術(shù)簡(jiǎn)介目前，主要有四種不同類型的CO2收集與捕獲系統(tǒng)：燃燒后分離（煙氣分離）、燃料前分離（富氫燃?xì)饴肪€）、富氧燃燒和工業(yè)分離（化學(xué)循環(huán)燃燒），每種捕獲技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及其成熟度見(jiàn)下表。在選擇捕獲系統(tǒng)時(shí)，燃?xì)饬髦蠧O2濃度、燃?xì)饬鲏毫σ约叭剂项愋停ü腆w還是氣體）都是需要考慮的重要因素。表1碳捕獲技術(shù)特點(diǎn)和現(xiàn)狀CCW捕獲技術(shù)技術(shù)特點(diǎn)發(fā)展現(xiàn)狀工業(yè)分離利用工業(yè)材料分離同碳，技術(shù)成熟、但應(yīng)用有限成熟市場(chǎng)燃燒后分離過(guò)程簡(jiǎn)單.但coz濃度低，化學(xué)吸收劑較昂貴技術(shù)可.行燃燒前分離COw濃度高，分離容易，但過(guò)程復(fù)雜，成本較高技木M行富氧燃燒co2濃度高，但壓力較小"步驟較多，供氧成本高示范階段對(duì)于大量分散型的CO2排放源是難于實(shí)現(xiàn)碳的收集，因此碳捕獲的主要目標(biāo)是像化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等CO2的集中排放源。針對(duì)排放的CO2的捕獲分離系統(tǒng)主要有3類:燃燒后系統(tǒng)、富氧燃燒系統(tǒng)以及燃燒前系統(tǒng)。燃燒后系統(tǒng)介紹燃燒后捕獲與分離主要是煙氣中CO2與N2的分離?；瘜W(xué)溶劑吸收法是當(dāng)前最好的燃燒后CO2收集法，具有較高的捕集效率和選擇性,而能源消耗和收集成本較低。除了化學(xué)溶劑吸收法，還有吸附法、膜分離等方法。化學(xué)吸收法是利用堿性溶液與酸性氣體之間的可逆化學(xué)反應(yīng)。由于燃煤煙氣中不僅含有CO2、N2、O2和H2O,還含有SOx、NOx、塵埃、HCl、HF等污染物。雜質(zhì)的存在會(huì)增加捕獲與分離的成本，因此煙氣進(jìn)入吸收塔之前,需要進(jìn)行預(yù)處理,包括水洗冷卻、除水、靜電除塵、脫硫與脫硝等。煙氣在預(yù)處理后，進(jìn)入吸收塔，吸收塔溫度保持在40?60°C,C02被吸收劑吸收，通常用的溶劑是胺吸收劑（如一乙醇胺MEA）。然后煙氣進(jìn)入一個(gè)水洗容器以平衡系統(tǒng)中的水分并除去氣體中的溶劑液滴與溶劑蒸汽，之后離開吸收塔。吸收了CO2的富溶劑經(jīng)由熱交換器被抽到再生塔的頂端。吸收劑在溫度100~140C和比大氣壓略高的壓力下得到再生。水蒸汽經(jīng)過(guò)凝結(jié)器返回再生塔，而CO2離開再生塔。再生堿溶劑通過(guò)熱交換器和冷卻器后被抽運(yùn)回吸收塔。富氧燃燒系統(tǒng)介紹富氧燃燒系統(tǒng)是用純氧或富氧代替空氣作為化石燃料燃燒的介質(zhì)。燃燒產(chǎn)物主要是CO2和水蒸氣，另外還有多余的氧氣以保證燃燒完全，以及燃料中所有組成成分的氧化產(chǎn)物、燃料或泄漏進(jìn)入系統(tǒng)的空氣中的惰性成分等。經(jīng)過(guò)冷卻水蒸汽冷凝后,煙氣中CO2含量在80%?98%之間。這樣高濃度的CO2經(jīng)過(guò)壓縮、干燥和進(jìn)一步的凈化可進(jìn)入管道進(jìn)行存儲(chǔ)。CO2在高密度超臨界下通過(guò)管道運(yùn)輸，其中的惰性氣體含量需要降低至較低值以避免增加CO2的臨界壓力而可能造成管道中的兩相流，其中的酸性氣體成分也需要去除。此外CO2需要經(jīng)過(guò)干燥以防止在管道中出現(xiàn)水凝結(jié)和腐蝕，并允許使用常規(guī)的炭鋼材料。在富氧燃燒系統(tǒng)中，由于CO2濃度較高，因此捕獲分離的成本較低，但是供給的富氧成本較高。目前氧氣的生產(chǎn)主要通過(guò)空氣分離方法，包括使用聚合膜、變壓吸附和低溫蒸餾。燃燒前捕獲系統(tǒng)介紹燃燒前捕獲系統(tǒng)主要有2個(gè)階段的反應(yīng)。首先，化石燃料先同氧氣或者蒸汽反應(yīng),產(chǎn)生以CO和H2為主的混合氣體（稱為合成氣），其中與蒸汽的反應(yīng)稱為“蒸汽重整”，需在高溫下進(jìn)行;對(duì)于液體或氣體燃料與O2的反應(yīng)稱為“部分氧化”，而對(duì)于固體燃料與氧的反應(yīng)稱為“氣化”。待合成氣冷卻后，再經(jīng)過(guò)蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng),使合成氣中的CO轉(zhuǎn)化為CO2,并產(chǎn)生更多的H2。最后，將H2從CO2與H2的混合氣中分離,干燥的混合氣中CO2的含量可達(dá)15%~60%,總壓力2~7MPa°CO2從混合氣體中分離并捕獲和存儲(chǔ),H2被用作燃?xì)饴?lián)合循環(huán)的燃料送入燃?xì)廨啓C(jī),進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。這一過(guò)程也即考慮碳的捕獲和存儲(chǔ)的煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）。從CO2和H2的混合氣中分離CO2的方法包括:變壓吸附、化學(xué)吸收（通過(guò)化學(xué)反應(yīng)從混合氣中去除CO2,并在減壓與加熱情況下發(fā)生可逆反應(yīng)，同從燃燒后煙道氣中分離CO2類似）、物理吸收（常用于具有高的CO2分壓或高的總壓的混合氣的分離）、膜分離（聚合物膜、陶瓷膜）等。碳捕捉與封存技術(shù)碳捕獲和封存（以下簡(jiǎn)稱CCS）是一種將工業(yè)和能源排放源產(chǎn)生的CO2進(jìn)行收集、運(yùn)輸并安全存儲(chǔ)到某處使其長(zhǎng)期與大氣隔離的過(guò)程。CCS主要由捕獲、運(yùn)輸、封存三個(gè)環(huán)節(jié)組成。碳捕獲CO2的捕獲，指將CO2從化石燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中分離出來(lái)，并將其壓縮的過(guò)程。對(duì)于大量分散型的CO2排放源是難于實(shí)現(xiàn)碳的收集，碳捕獲的主要目標(biāo)是化石燃料電廠、鋼鐵廠、水泥廠、煉油廠、合成氨廠等CO2的集中排放源。目前針對(duì)化石燃料電廠的捕獲分離系統(tǒng)主要有三種，即燃燒后捕獲系統(tǒng)、燃燒前捕獲系統(tǒng)和氧化燃料捕獲系統(tǒng)。CO2捕獲已經(jīng)在一些工業(yè)應(yīng)用中采用，馬來(lái)西亞一家工廠采用化學(xué)吸附工藝,每年從燃?xì)怆姀S的煙道氣流中分離出0?2X106t的CO2,用于尿素生產(chǎn)。美國(guó)北達(dá)科他州煤氣化工廠采用物理溶劑工藝,每年從氣流中分離出3?3X106t的CO2,用于生產(chǎn)合成天然氣，捕獲的一部分CO2用于加拿大的強(qiáng)化采油項(xiàng)目。碳運(yùn)輸CO2的運(yùn)輸，指將分離并壓縮后的CO2通過(guò)管道或運(yùn)輸工具運(yùn)至存儲(chǔ)地。第一條長(zhǎng)距離的CO2輸送管道于20世紀(jì)70年代初投入運(yùn)行。在美國(guó),有超過(guò)2,500公里的CO2輸送管道,通過(guò)這些管道，每年有大約40X106t的CO2被運(yùn)輸?shù)降驴怂_斯州用于強(qiáng)化采油。碳封存CO2的存儲(chǔ)，指將運(yùn)抵存儲(chǔ)地的CO2注入到如地下鹽水層、廢棄油氣田、煤礦等地質(zhì)結(jié)構(gòu)層或者深海海底或海床以下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。這個(gè)過(guò)程涉及許多在石油和天然氣開采和制造業(yè)中研發(fā)和普遍應(yīng)用的技術(shù)，如用泵向井下注入CO2,并通過(guò)在井底部的鑿孔或篩子使CO2進(jìn)入巖層。此外CO2回注油田可以提高采油率，在煤層中注入CO2,可以回收煤層氣，這個(gè)過(guò)程也就是通常所說(shuō)的強(qiáng)化采油（EOR）和強(qiáng)化采煤層氣（ECBM）。目前有三個(gè)工業(yè)規(guī)模(大于1X108tCO2/a)的項(xiàng)目在采用這種技術(shù):北海的斯萊普內(nèi)爾(Sleipner)項(xiàng)目、加拿大的韋本(Weyburn)項(xiàng)目和阿爾及利亞的薩拉赫(Salah)項(xiàng)目。碳運(yùn)輸技術(shù)簡(jiǎn)介在CO2運(yùn)輸方面，目前最可行的辦法是利用管道輸送。管道是一種已成熟的市場(chǎng)技術(shù)，將氣態(tài)的CO2進(jìn)行壓縮可以提高密度，從而可降低運(yùn)輸成本。也可以利用絕緣罐將液態(tài)CO2裝在罐車中進(jìn)行運(yùn)輸。在某些情況下,使用船舶運(yùn)輸CO2從經(jīng)濟(jì)角度講更具有吸引力，尤其是需要長(zhǎng)途運(yùn)輸或需將CO2運(yùn)至海外時(shí)，但由于這種情況需求有限，故而目前運(yùn)輸規(guī)模較小。在技術(shù)上,公路和鐵路罐車也是切實(shí)可行的方案。然而，除小規(guī)模運(yùn)輸之外，這類運(yùn)輸系統(tǒng)與管道和船舶相比則不經(jīng)濟(jì),不大可能用于大規(guī)模運(yùn)輸。目前,美國(guó)等國(guó)家在管道運(yùn)輸技術(shù)方面已很成熟，需要解決的問(wèn)題是如何降低運(yùn)輸成本。運(yùn)輸成本主要取決于管道長(zhǎng)度和管道直徑，而由于捕獲(包括壓縮)成本非常高,使得運(yùn)輸成本在整個(gè)成本中所占比例較低。因此只要捕獲和封存成本較低，或?yàn)榱双@得其他一些收益(如提高油田采收率)，許多國(guó)家不惜長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)母叱杀具h(yuǎn)距離輸送CO2。例如美國(guó)為提高原油采收率，采用遠(yuǎn)距離輸送高壓液態(tài)CO2,最長(zhǎng)的輸送管是綿羊山脈(SheepMountain)運(yùn)輸管道,它將南科羅拉多州的CO2運(yùn)至得克薩斯的二疊紀(jì)盆地，距離為656km。碳封存技術(shù)簡(jiǎn)介碳封存是指將捕獲、壓縮后的CO2運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期封存的過(guò)程。目前，主要的封存方式有地質(zhì)封存、海洋封存和碳酸鹽礦石固存等等。另外，一些工業(yè)流程也可在生產(chǎn)過(guò)程中利用和存儲(chǔ)少量被捕獲的CO2。但是，從普通電廠排放、未經(jīng)處理的煙道氣僅含有大約3%?16%的CO2,可壓縮性比純的CO2小得多，而從燃煤電廠出來(lái)經(jīng)過(guò)壓縮的煙道氣中CO2含量也僅為15%,在這樣的條件下儲(chǔ)存1tCO2大約需要68m3儲(chǔ)存空間。因此，只有把CO2從煙氣里分離出來(lái)，才能充分有效地對(duì)它進(jìn)行地下處理。在將CO2封存到地下之后，為了防止CO2泄漏和或遷移，需要密封整個(gè)存儲(chǔ)空間。因此，選擇一個(gè)合適的具有良好封閉性能的封存蓋層也十分重要，它可以起到一個(gè)“蓋子”的作用，以確保能把CO2長(zhǎng)期地封存在地下。比較有效的辦法是利用常規(guī)的地質(zhì)圈閉構(gòu)造，它包括氣田、油田和含水層，對(duì)于前兩種，由于他們是人類能源系統(tǒng)基礎(chǔ)的一部分，人們已熟悉他們的構(gòu)造和地質(zhì)條件,所以利用它們來(lái)儲(chǔ)存CO2就比較便利和合算；

而含水層由于其非常普遍，因此在儲(chǔ)存CO2方面具有非常大的潛力。根據(jù)碳封存地點(diǎn)和方式的不同，可將碳封存方式分為地質(zhì)封存，海洋封存、碳酸鹽礦石固存以及工業(yè)利用固存等。其中，每種封存方式又包括不同的具體技術(shù),他們的發(fā)展現(xiàn)狀見(jiàn)下表。”式技術(shù)研究階段示范階段一定條件卜經(jīng)濟(jì)可行成熟化市場(chǎng)地質(zhì)封存強(qiáng)化采油（EOK）V天然氣或石油層V鹽沼池構(gòu)造提高煤層『ECUM）V’海洋封存直接注入（溶解型）直接注入（湖泊型）碳酸鹽礦石封存犬然硅酸鹽礦石廢棄物料V工業(yè)利用碳捕捉與封存技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)在，CCS技術(shù)已受到國(guó)際科技和產(chǎn)業(yè)界的密切關(guān)注。由于其與現(xiàn)有能源系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)造的一致性，受能源資源條件限制較小，該技術(shù)尤其受到工業(yè)化國(guó)家的廣泛關(guān)注與密切重視,美國(guó)、歐盟和加拿大等都制定了相應(yīng)的技術(shù)研究規(guī)劃，開展CCS技術(shù)的理論、試驗(yàn)、示范及應(yīng)用研究。根據(jù)國(guó)際能源署的統(tǒng)計(jì)，截至到目前，全世界共有碳捕獲商業(yè)項(xiàng)目131個(gè)，捕獲研發(fā)項(xiàng)目42個(gè)，地質(zhì)埋存示范項(xiàng)目20個(gè)，地質(zhì)埋存研發(fā)項(xiàng)目61個(gè)。其中，比較知名的有挪威Sleipner項(xiàng)目、加拿大Weyburn項(xiàng)目和阿爾及利亞InSalah項(xiàng)目等。近年來(lái)，歐美國(guó)家又開始把火力發(fā)電廠排放的CO2作為主要儲(chǔ)存對(duì)象，開始進(jìn)行地下儲(chǔ)存的實(shí)驗(yàn)。2002年11月開始，美國(guó)能源部在西維吉尼亞新港口美國(guó)電力能源公司（AEP）的山頂電廠開展利用地質(zhì)學(xué)方法存儲(chǔ)CO2的研究項(xiàng)目；2003

年2月，歐盟委員會(huì)資助的“二氧化碳儲(chǔ)存”研究項(xiàng)目在丹麥、德國(guó)、挪威與英國(guó)開展儲(chǔ)存發(fā)電廠排放的CO2儲(chǔ)層性質(zhì)的研究；目前，在示范項(xiàng)目方面，全球范圍內(nèi)已有幾個(gè)250MW規(guī)模的IGCC燃煤電廠建成。在CCS實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方面，2004年9月14日在澳大利亞墨爾本召開的世界碳固存領(lǐng)導(dǎo)人論壇上，國(guó)際合作推動(dòng)的10個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)技術(shù)項(xiàng)目得到確認(rèn),與會(huì)的國(guó)家對(duì)碳固存的國(guó)際合作均表示出濃厚的興趣。以上述已經(jīng)進(jìn)行的項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，CCS技術(shù)是一項(xiàng)極具潛力的減少CO2排放的前沿技術(shù)，該技術(shù)有可能在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)雙贏局面。因此，我國(guó)也應(yīng)密切關(guān)注CCS技術(shù)的研究現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，及早開展相關(guān)技術(shù)研究規(guī)劃和理論與試驗(yàn)的示范與應(yīng)用。案例：以美國(guó)為例，美國(guó)于2000年開始由美國(guó)能源部主持正式開展CO2封存研究和發(fā)展項(xiàng)目，其中將地質(zhì)封存和海洋封存列為主要研究領(lǐng)域，同時(shí)研究陸地生態(tài)系統(tǒng)(森林、土壤、植被等)對(duì)二氧化碳的隔離作用，并制訂了詳細(xì)的技術(shù)路線圖，詳情見(jiàn)下表表1地頂封存技術(shù)路線圖「「份川一廢棄油「UI1油氣田(EOR)2001廢棄油「UI1油氣田(EOR)200120042006200S2001200420062010鹽水沅積區(qū)200320042006200t)200820102012200220042006200K20122015完成廢存袖氣田丸化碳作的實(shí)地測(cè)試II監(jiān)測(cè)完成環(huán)境可接受性分析和廢棄油氣田監(jiān)測(cè)模式完成經(jīng)選杵的廢棄油氣國(guó)貯存■氧化碳的工程模型弟成廢棄油氣田貯存二'氧化碳的環(huán)境可接受性實(shí)地測(cè)試和評(píng)愉啟動(dòng)EOR■VI化戚存的實(shí)地測(cè)試和監(jiān)測(cè)完成EOR-*1化碳優(yōu)化吧存實(shí)驗(yàn)完成EOR二氧化碳毗存項(xiàng)目的篩選模型壽成大規(guī)模EOR二氧化碳貯存環(huán)境實(shí)地測(cè)試、監(jiān)測(cè)驗(yàn)源和環(huán)境可接受性砰價(jià)建M煤炭：筮化碳吸附伽技術(shù)基礎(chǔ)完康適宜泠［化碳『:存煤層選擇的T：程的選模型優(yōu)化二說(shuō)化碳貯存燥席叩烷生產(chǎn)完成環(huán)境可接受性分析并發(fā)展相應(yīng)監(jiān)測(cè)模式蟋此大規(guī)摸探度不開來(lái)煤層二塑化碳貯存的環(huán)境可接受性完康大規(guī)模測(cè)試的工程設(shè)計(jì)模型完城不河采燥層￥?.〔化跛壬存實(shí)地測(cè)試碰定適宜的鹽水泥枳區(qū)址立抹水系統(tǒng)拘二敘化碳分髀機(jī)制完成環(huán)境可接受性分析并發(fā)展相應(yīng)監(jiān)測(cè)模式完成小規(guī)模賦監(jiān)駛證大規(guī)模鹽水沉租區(qū)二氧化碳貯存的環(huán)境可接受性完或?qū)嵆跍y(cè)試表2海洋碳封存技術(shù)路線圖年份，年 村標(biāo)2。。1完成深海-一機(jī)化碳灌注初始實(shí)噩2003完成用于評(píng)價(jià)森海灌注生態(tài)影響和全系列生物標(biāo)記鱉定2004指導(dǎo)第2袂深海灌注系列實(shí)驗(yàn)2006研究深海港灣和監(jiān)刑的技術(shù)可和性2007研究海洋吧存：氧化碳的美您性生態(tài)因素200S大規(guī)模營(yíng)養(yǎng)物應(yīng)用實(shí)地刑試和第3次深海灌注系列實(shí)驗(yàn)2012完成海洋碳戡存的性能利壞兢檢刪數(shù)據(jù)分析2005年美國(guó)已開展了25個(gè)CO2地下構(gòu)造注入、儲(chǔ)存與監(jiān)測(cè)的外場(chǎng)試驗(yàn),并已進(jìn)入驗(yàn)證階段。我國(guó)碳捕集與封存技術(shù)發(fā)展前景及行動(dòng)中國(guó)的國(guó)情、發(fā)展階段和能源結(jié)構(gòu)決定了碳捕集與封存技術(shù)（CCS）是中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略選擇，也是全球碳捕集與封存最具潛力的市場(chǎng)；雖然該技術(shù)仍處于研發(fā)和示范階段，但國(guó)內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已積極行動(dòng)，取得進(jìn)展，中國(guó)CCS中心籌建的可行性研究也在進(jìn)行之中；全面認(rèn)識(shí)CCS技術(shù)本身及發(fā)展中存在的問(wèn)題，對(duì)于中國(guó)提高技術(shù)研發(fā)能力、應(yīng)對(duì)氣候變化能力和綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的重要選擇：碳捕集與封存《京都議定書》的生效為人類共同應(yīng)對(duì)氣候變化提供增添了希望，但通過(guò)提高能效、使用可再生能源等來(lái)減少二氧化碳排放的技術(shù)手段仍比較單一，而以能源驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)代社會(huì)，化石燃料仍將繼續(xù)是主要的能源供給，二氧化碳等溫室氣體的減排面臨巨大壓力。要實(shí)現(xiàn)溫室氣體濃度穩(wěn)定在一定水平，還需要采用綜合的減排措施，在這樣的背景下，IPCC特別推薦碳捕集與封存技術(shù)，以期來(lái)共同靈活應(yīng)對(duì)溫室氣體到減排。所謂二氧化碳的收集與儲(chǔ)存，及時(shí)收集化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，并在天然地下儲(chǔ)層中長(zhǎng)期儲(chǔ)存，以減少二氧化碳向大氣排放。這項(xiàng)技術(shù)手段不但是全球溫室氣體減排的重要選擇，而且是減少大氣中二氧化碳濃度的根本措施，能夠真正實(shí)現(xiàn)能源利用的近零排放。近年來(lái)，中國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源的需求日益增加，溫室氣體排放量已位居世界前列，而中國(guó)又是一個(gè)深受氣候變化影響的發(fā)展中國(guó)家，極端天氣事件頻發(fā)。目前以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，使碳捕集與封存在中國(guó)應(yīng)用前景極其廣闊，也必將成為中國(guó)碳減排和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要技術(shù)選擇。中國(guó)CCS：仍處于研發(fā)階段從20世紀(jì)70年代起，我國(guó)開始注意二氧化碳提高石油采收率的研究工作。但與國(guó)際先進(jìn)的做法相比，中國(guó)的CCS研究與開發(fā)還處于前期。二氧化碳捕集只適用于一些二氧化碳純度高、比較容易捕集的煉油、合成氨、制氫、天然氣凈化等工業(yè)過(guò)程。整體看，目前我國(guó)的二氧化碳捕集與封存仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，而且大都采用燃燒后捕集的方式，工業(yè)上的應(yīng)用也主要是提高采油率。但是近年來(lái)中國(guó)在CCS的研究上作了很多工作，從2003年開始中國(guó)政府就參加了碳捕集領(lǐng)導(dǎo)人論壇?！?73計(jì)劃”、“863計(jì)劃”在內(nèi)的國(guó)家重大課題都對(duì)CCS進(jìn)行了研究。此外，華能和神華等大型公司也對(duì)CCS進(jìn)行規(guī)劃、研究和示范。2008年7月16日，我國(guó)首個(gè)燃煤電廠二氧化碳捕集示范工程一一華能北京熱電廠二氧化碳捕集示范工程正式建成投產(chǎn)，標(biāo)志著二氧化碳?xì)怏w減排技術(shù)首次在我國(guó)燃煤發(fā)電領(lǐng)域得到應(yīng)用。作為發(fā)展中國(guó)家第一個(gè)CCS中心，煤炭信息研究院將與國(guó)際能源署合作開展籌建“中國(guó)CCS中心”的工作。它將積極推動(dòng)中國(guó)CCS技術(shù)的研發(fā)與示范、技術(shù)轉(zhuǎn)移和信息共享。CCS面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)雖然CCS作為一種消除溫室氣體的根本技術(shù)途徑，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，但它的?yīng)用將極大地改變傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式，影響經(jīng)濟(jì)成本；對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、海洋生態(tài)、人體健康和地球循環(huán)系統(tǒng)具有極大不確定性，影響人類生存環(huán)境；它的應(yīng)用還將改變?nèi)藗儸F(xiàn)有認(rèn)知、現(xiàn)存法律法規(guī)及政策，影響社會(huì)承受度。所以，CCS面臨一下問(wèn)題：成本太高。目前估計(jì)CCS的應(yīng)用將使發(fā)電成