图为该项目膜分离物理工艺捕集单元。 郑秀亮摄
编者按
2019年联合国气候变化大会近日在西班牙首都马德里召开， 2020年将是各国根据《巴黎协定》强化落实其“国家自主贡献”承诺的最后期限。我国则积极应对气候变化工作，各地有很多探索和实践。如碳捕集利用（CCUS）是人类应对气候变化的一项重要减排技术，但应用推广并不十分顺利，广东为此建立开放性的技术测试平台，为商业化应用积累成功经验。
不久前，亚洲首个多技术开放国际碳捕集技术测试平台——广东省碳捕集测试项目在华润电力下属海丰电厂正式投入运行。这也是我国华南地区首个燃煤电厂碳捕集和利用（CCUS）示范项目。
据测算，项目运行后，每年可捕集二氧化碳（CO2）约两万吨，经提纯后可满足食品加工和工业化利用需要，并将用于国内首个CO2离岸封存的安全和泄漏监测研究项目；同时，还可实现多种胺溶液的灵活替换使用，为多种碳捕集技术供应商提供公平测试其产品性能的技术服务。
为了揭开项目的神秘面纱，记者近日走访了海丰电厂，就项目的技术、运行等情况进行深入采访。
碳捕集：一项新兴且经济可行的CO2减排技术
煤电行业碳减排迫切性强
什么是碳捕集和利用（CCUS）？通俗来说，是将生产过程中产生的CO2收集起来，并用各种方法储存、利用，以避免其排放到大气中。作为新兴的CO2减排技术，这项技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。
根据2017年国际能源署（IEA）的模拟分析，如果将减排目标设定为在2060年将全球气温升高限制在2℃内，并减排超过2/3的温室气体，那么CCUS技术预计将贡献14%的CO2减排量。
“作为现有燃煤电厂减排CO2的唯一手段，CCUS技术对中国等以煤炭为主导能源结构的国家具有特殊意义，国内煤电行业配套CCUS的重要性和迫切性日益增强。”广东碳捕集技术中心运营总监黎朝表示，广东省在创建国家低碳示范省的过程中，也在积极推动CCUS技术研发与产业化。此次建设的广东省碳捕集测试平台，由中英（广东）CCUS中心、中国能源建设集团广东省电力设计院、英国爱丁堡大学与华润电力集团共同参与，成为继美国、挪威之后，世界第三个拥有这一技术的国际性测试平台，可吸引各国科学家来进行多种碳捕集技术的测试与对比，以寻求最佳的降低捕集成本与能耗的技术方案及材料设备。
兼容多种碳捕集技术
从众多技术中挑选最合适电厂的碳捕集技术
记者在华润海丰电厂看到，中心包括测试平台区（预处理单元、碳捕集单元、压缩纯化单元和CO2储存单元）、化学实验室以及技术与国际交流中心。中心一期工程建设两套并行的碳捕集装置：一套兼容的胺溶液化学工艺捕集单元，一套兼容的膜分离物理工艺捕集单元。
黎朝介绍说，一期碳捕集技术中心项目从2014年开始进行技术筛选，从14项碳捕集技术中初步筛选出5项技术，包括物理吸附、化学吸收和膜分离法。经过第二轮筛选，最终才确定选择胺液吸收和膜分离碳捕集技术为平台第一批测试的技术。
所谓胺法碳捕集工艺，主要原理是将预处理系统的烟气导入吸收塔，与贫胺液逆流接触后烟气中90%的CO2被捕集；通过解吸塔，得到99%纯度的CO2气体。解吸让富集CO2的胺液变成贫胺液，可以返送回吸收塔循环再使用。
而膜分离法主要依靠膜对烟气中气体分子的选择性和渗透率的不同来分离、提纯CO2，压力差是膜分离的驱动力。由于膜分离法装置布置紧凑，模块化安装，使捕集系统能够便于进行未来改造，且占地少。碳捕集过程完全由电驱动，不涉及化学反应，对环境更友好。这一项目是国内最大CO2捕集规模的膜法捕集装置，也是世界首套应用的三级膜分离法碳捕集技术。
“从烟气中捕集出来的CO2，送入下游的压缩纯化装置，产出食品级或工业级的液体CO2，然后经管道传输至CO2储罐内待售或进一步碳利用研究。”黎朝告诉记者，一期设计CO2捕集能力共计两万吨/年。一期项目旨在测试并挑选出最合适电厂的碳捕集技术，为后续的项目二期（华润海丰电厂百万吨级CCUS示范项目）和未来其他的大型碳捕集与封存示范项目提供支持。
“平台预留测试接口和测试场地，可用于未来进行其他创新型碳捕集技术（如物理吸附技术等）的测试。”黎朝说。
为碳捕集工作寻找最佳方案
项目不以最大化盈利为目标，而为实现测试数据最大化分享和CCUS人才培养
“煤炭消费量持续稳健情况下，为了实现气候行动目标，就必须使用碳捕捉、封存与利用这一新兴技术。”华润电力海丰电厂技术人员郑宇锋介绍说，项目不以盈利最大化作为商业目标，而是公开引进新型碳捕集技术与合作单位进行测试与示范工作，寻求降低碳捕集项目成本与技术风险的最佳方案，以推动CCUS商业化进程。
“CCUS虽然被公认为是缓解温室效应的重要技术，但应用推广并不顺利。其中，CCUS示范项目的成本相对较高，是阻碍其发展的主要原因。”黎朝表示，目前CCUS示范工程投资额都在数亿元人民币规模，而且在现有技术条件下，引入碳捕集后捕集每吨CO2将额外增加140元～600元的运行成本。“我们目前的项目基本是公益性质，很难盈利。”他表示。
有待提升的CCUS技术水平，则是制约其发展的又一障碍。在我国，CCUS试验示范还处于起步阶段，缺乏大规模、全流程示范经验，特别是在现有CCUS技术条件下，企业部署CCUS将使一次能耗增加10%～20%，效率损失大。
解决这些问题也是华润电力海丰电厂开展CCUS示范工程的目的所在。“中心负责公开引进碳捕集及利用技术和合作单位进行技术测试与示范、测试数据和知识产权管理、技术中心推广、运营资金筹备以及测试成果发布等工作。”郑宇锋表示，项目作为开放的平台，将为成熟技术寻找成本下降的解决方案，促进创新技术的放大，争取融资和政策支持，为碳捕集技术在亚洲地区未来的应用奠定基础，最终将为新的CCUS技术寻找商业投资者和融资解决方案。
据介绍，测试平台未来将持续对广东省乃至全国低碳产业链进行研究，寻找有合作可能的企业、高校及机构等，定期召开CCUS相关专题研讨会，邀请相关上下游企业代表及专家，讨论项目发展潜在机会和计划。同时，完成从省级到国家级工程实验室的申请，让碳捕集技术中心成为一个高质量和代表性的产学研项目，打造广东省乃至全国的CCUS产业链，整合产学研资源推动技术示范。
