碳捕集與封存技術或成中國鋼鐵減排新熱點(一)

  中國鋼鐵(tie)行業提(ti)高(gao)能源使用(yong)效(xiao)率,減(jian)少碳排放的壓力(li)漸(jian)增,碳捕集與(yu)封存(cun)技術(下稱“CCS”)在(zai)鋼鐵(tie)制造(zao)過程中的推廣機遇凸顯。

  6月6日(ri),必(bi)(bi)和(he)必(bi)(bi)拓與(yu)(yu)北(bei)京大(da)學(xue)宣布簽訂捐贈協(xie)議,計(ji)劃(hua)在(zai)三年時間(jian)內(nei),必(bi)(bi)和(he)必(bi)(bi)拓向北(bei)京大(da)學(xue)捐贈737萬美元(yuan)成立(li)碳捕集、利(li)用與(yu)(yu)封存(下稱CCUS)研究(jiu)項(xiang)目,旨在(zai)推(tui)動(dong)中國鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)CCUS的部署(shu)與(yu)(yu)實施。根據協(xie)議,必(bi)(bi)和(he)必(bi)(bi)拓將(jiang)與(yu)(yu)北(bei)京大(da)學(xue)及其他項(xiang)目合作方共(gong)同研究(jiu)在(zai)中國工(gong)業(ye)領域特別是鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)部署(shu)落(luo)實CCUS所面(mian)臨的政(zheng)策、技術與(yu)(yu)經濟等壁(bi)壘(lei)。

  在新(xin)一(yi)輪(lun)的(de)能源技(ji)術(shu)革(ge)命呼之欲出的(de)大背景下,世(shi)界能源科(ke)技(ji)進入快速發展階(jie)段,新(xin)的(de)能源技(ji)術(shu)成果不(bu)斷涌(yong)現。世(shi)界主要國(guo)家均把能源技(ji)術(shu)作為新(xin)一(yi)輪(lun)科(ke)技(ji)革(ge)命與產(chan)業革(ge)命的(de)突破口(kou),通過制定相關政策確(que)保能源迭代穩步(bu)進行。

  2016年5月3日(ri),據德國(guo)(guo)環境部的(de)(de)一(yi)份(fen)文件草案顯(xian)示,在2050年前,德國(guo)(guo)將(jiang)通過停運(yun)其(qi)全部煤炭發(fa)電(dian)站以減少碳排放實現其(qi)氣候目(mu)標(biao)。此外,英國(guo)(guo)政府也計劃(hua)到(dao)2023年限制燃(ran)煤電(dian)站的(de)(de)使(shi)用,推出了到(dao)2025年關閉(bi)所有的(de)(de)燃(ran)煤電(dian)站的(de)(de)時間表。

  然而(er),作為保持電(dian)力穩定供(gong)應的關鍵環節,煤電(dian)的退出似(si)乎不會像(xiang)上(shang)述時間表中計劃(hua)的那樣快速。根據(ju)國(guo)際(ji)能(neng)(neng)(neng)源署的預計,至2040年,全球能(neng)(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)還將(jiang)以化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源為主(zhu),化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)仍(reng)將(jiang)保持75%的比例(li)。因此(ci),石(shi)油煤炭天然氣消(xiao)費(fei)仍(reng)將(jiang)是未(wei)來能(neng)(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)的主(zhu)體,在(zai)短時間內完全棄用上(shang)述化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源消(xiao)費(fei)似(si)乎并不具有太多可操(cao)作性。

  因此,國(guo)際(ji)能(neng)(neng)源(yuan)署在世界能(neng)(neng)源(yuan)展望特別報告中指出:為實現最終的氣候目標,必(bi)須繼續開發新技(ji)術,采取銜(xian)接(jie)情(qing)景之外的技(ji)術措(cuo)施,能(neng)(neng)夠(gou)讓必(bi)要的技(ji)術在推廣之前進入(ru)成熟(shu)階段。

  其中,在可再生能(neng)(neng)源比(bi)重增加的(de)過程中,CCS(或CCUS)作為降低電力行業和工業排放的(de)技術,能(neng)(neng)夠成為保障電力穩定供應(ying)的(de)有效(xiao)手段之一。

  CCS技術原理初探

  據全球(qiu)碳捕集與(yu)封存研究(jiu)院的官方網站(zhan)資料(liao)顯示,CCS技術(shu)原理(li)可以大致分為捕集、運輸與(yu)封存三個階段。

  二氧化碳(tan)(tan)捕(bu)集是把二氧化碳(tan)(tan)從在燃燒的化石燃料(liao)用(yong)于發電(dian)的過程中或工業生產過程中所(suo)產生的其他(ta)氣體分開。運用(yong)溶(rong)液(ye)、固體材(cai)料(liao)或者致密的薄膜實現二氧化碳(tan)(tan)在燃燒過程中的捕(bu)集。

  從(cong)煙道(dao)氣中被分離出來的二氧(yang)化碳將被壓縮以便于(yu)運(yun)輸(shu)(shu)和儲存(cun),進而被運(yun)輸(shu)(shu)到適合的封存(cun)點。目(mu)前,二氧(yang)化碳已可通過(guo)管道(dao)、輪船和罐車進行運(yun)送,主(zhu)要用于(yu)工業或用于(yu)提高(gao)油(you)氣田的油(you)氣采收率(lv)。

  封(feng)存(cun)是指將(jiang)二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)注(zhu)入(ru)到地(di)層深(shen)度(du)(du)至少為800米的地(di)下巖層中(理(li)想(xiang)深(shen)度(du)(du)為800—3000米)。這個深(shen)度(du)(du)的溫度(du)(du)和(he)壓強(qiang)可(ke)以(yi)使二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)以(yi)液態形式(shi)存(cun)在(zai),并(bing)且可(ke)以(yi)在(zai)多孔巖之間流(liu)動、填充空隙。理(li)想(xiang)的封(feng)存(cun)點(dian)有廢棄的油氣田或(huo)者咸水(shui)層,這些封(feng)存(cun)點(dian)的頂部都有非滲透巖(也稱為“密(mi)封(feng)巖”)。密(mi)封(feng)巖的地(di)質特性可(ke)以(yi)防(fang)止(zhi)二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)返(fan)回到地(di)表。在(zai)二(er)氧化碳(tan)(tan)(tan)被注(zhu)入(ru)后,一系列傳感(gan)技術將(jiang)被用(yong)于(yu)監(jian)測其在(zai)巖層間的流(liu)動情(qing)況,用(yong)來(lai)監(jian)測其穩定性與安全性。

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