CCS技术发展现状

二氧化碳捕集利用与封存技术

清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERCofCleanCoalCombust.卓建坤清华大学热能工程系2016-01-19技术交流技术开展现状CCS技术在CO2减排中的奉献CCS技术介绍国际上大型CCS示范工程工程分析CCS技术评价2世界范围内CO2减排技术潜力3Source:IEA,2010b中国燃煤发电CO2排放情况4单位供电量的CO2减排量5中国各能源技术对CO2的减排奉献6中国CCS技术开展相关政策7内容CCS技术在CO2减排中的奉献CCS技术介绍国际上大型CCS示范工程工程分析CCS技术评价8CCS流程图9CO2捕集方式优缺点10运输技术11运输在CCS中技术成熟度最高，其中管道运输是目前比较成熟的CO2运输方式。此外也可以选择船舶和陆路低温储罐运输，船舶运输本钱较低，但需求有限，所以规模较小。而公路运输的本钱过高，只能用于小规模运输全球几个大规模CCS工程的管道运输长度〔GlobalCCSInstitute，2015〕封存方案12地质封存工程13EOR工程141〕EOR在美国和加拿大已经开展了40余年，中国也对EOR进行了大量的研究〔范希良等，2009；沈平平等，2009〕，属于相对成熟的技术，风险小于咸水层。2〕人类对已开发油田的地质情况比盐水层掌握的更加充分，开展EOR封存可以省却大量的勘探本钱。3〕在已有油田进行CO2封存，可以减少根底设施投资本钱。4〕开展EOR，能够在实现CO2封存的根底上增加原油产出，产生客观的经济效益，改善CO2封存工程的经济性。内容CCS技术在CO2减排中的奉献CCS技术介绍国际上大型CCS示范工程工程分析CCS技术评价15全球不同生命周期的大规模CCUS工程16大型CCS工程为碳捕集量达80万t/a以上的燃煤电厂或40万t/a以上的其它排放工业全球列入方案的CCS大型工程共有54个，其中13个已经投入运行，9个在建设中，32个在方案中GlobalCCSInstitute，2015捕集类型17运输类型18封存类型19行业20中国CCS技术示范工程21项目名称地点规模示范内容现状中国石油吉林油田CO2-EOR研究与示范吉林油田封存量：约10万t/aCCS-EOR2007年投运中科金龙CO2化工利用项目江苏泰兴利用量：约8000t/a酒精厂CO2化工利用2007年投运华能集团北京热电厂捕集试验项目北京高碑店捕集量：3000t/a燃烧后捕集2008年投运中海油CO2制可降解塑料项目海南东方市利用量：2100t/a天然气分离CO2化工利用2009年投运华能集团上海石洞口捕集示范项目上海石洞口捕集量：12万t/a燃烧后捕集2009年投运中电投重庆双槐电厂碳捕集示范项目重庆合川捕集量：1万t/a燃烧后捕集2010年投运中石化胜利油田CO2捕集和驱油小型示范胜利油田捕集量：4万t/a燃烧后捕集CCS-EOR2010年投运神华集团煤制油CO2捕集和封存示范内蒙古鄂尔多斯捕集量：约10万t/a煤液化厂捕集-咸水层2011年投运新奥集团微藻固碳生物能源示范项目内蒙古达拉特旗利用量：约2万t/a煤化工烟气生物利用一期投产，二期在建，三期筹备华能绿色煤电IGCC电厂捕集利用和封存示范天津滨海新区捕集量：6-10万t/a燃烧前捕集CCS-EOR2011年启动华中科技大学35MW富氧燃烧技术研究与示范湖北应城市捕集量：5-10万t/a富氧燃烧捕集+盐矿封存2011年项目启动，2012年开工建设榆林煤化工捕集项目陕西榆林捕集量：5万t/a--2012年11月建成延长石油兴化新科气体捕集示范陕西兴平捕集量：8万t/a食品级已建成中石油和神华集团合作推动鄂尔多斯盆地10万吨级先导性试验及百万吨级示范工程内蒙古鄂尔多斯--长庆油田驱油2014年4月启动大唐高井热电厂CCS项目北京石景山区减排量：195万t/a制取高纯液态CO22014年11月27号投产内容CCS技术在CO2减排中的奉献CCS技术介绍国际上大型CCS示范工程工程分析CCS技术评价22问卷调研(共237份)年龄人数比率>6020.8%50-6093.8%40-50208.4%30-405623.6%20-3015063.3%单位人数比率高等院校19381.4%工业部门614.29%科研机构342.5%其他41.7%职称人数比率教授/正高2611.0%副教授156.3%高工62.5%副高20.8%工程师62.5%讲师208.4%研究员73.0%助研93.8%学生14259.9%未知31.3%开展现状与前景中国的技术水平和应用水平与国际水平存在一定差异，尤其在EOR上，差异更为明显。中国的CCS相关技术水平整体处于示范以及研究阶段，而国际CCS相关技术水平那么全部处于示范阶段以上，EOR更是根本实现市场化成熟。中国的CCS相关技术应用水平整体处于研究阶段，个别处于示范阶段，而国际的CCS相关技术应用水平那么整体处于示范阶段，EOR更是处于特定条件下市场化应用水平。开展现状与前景应用水平都会略低于技术水平，而在二者差异上，中国要小于国际，出现这种现象的原因主要为国际先进水平的引进。在未来的开展中,CCS相关捕集技术中燃烧后捕集更具开展优势，封存技术中EOR这种存在封存收益的技术更具开展优势。开展现状与前景对CCS技术的熟悉程度会影响其对CCS的整体技术价，但差异在可接受范围之内，反响出样本存在很好的可靠性。时间预测及未来开展重点79.5%的人认为CCS在中国大规模被实施将会在2030年以后，这其中55.0%的人认为会在2030年到2040年之间。但也存在不看好CCS的人，认为CCS不会实现大规模的发展。影响因素及提高经济性研究方向从图中可以看出，影响中国CCS技术应用前景的主要因素为本钱，其次为政策法规和技术，公众认可那么相对而言最不重要，但从未来开展重点的预测中可以看出，公众认可对于CCS开展仍起到很大的促进作用。影响因素及提高经济性研究方向到2050年，三种捕集技术的本钱预测均集中在150-100元/吨，从侧面可以看出，各专家认为CCS捕集本钱大幅度降低是毋庸置疑的。而2030年，三种捕集技术本钱出现了比较明显区分：燃烧后捕集集中在250-200元/吨，富氧燃烧在250-150元/吨，燃烧前捕集那么处于200-150元/吨之间。影响因素及提高经济性研究方向比较被看好的提高CCS经济性的方法主要为通过系统集成减少能耗，其次为开发高效低能耗的化学吸收剂以及提高CO2的源汇匹配等。目前研究中比较有成果的有：1、中石化：针对燃煤电厂设计的回收低分压CO2的复合氨溶液〔MEA=Ⅱ〕，比照于MEA，CO2吸收率提高，再生能耗下降1.4GJ/t;2、中石化：低能耗捕集——热泵+分布式双换热器+级间换热工艺。节能工艺模拟计算结果：再生能耗3.86GJ/tCO2→1.98GJ/tCO2(以MEA为例〕；3、中科院：MgO—CaCO3吸收溶剂〔再生温度低，再生能耗低〕等等。技术组合路线预测捕集：A燃烧前捕集B燃烧后捕集C富氧燃烧运输：D管道运输E船舶运输F陆路低温储罐运输封存：G强化石油开采H陆上咸水层I枯竭气田

J强化煤层气开采K海底咸水层L玄武岩封存从2030年技术组合中，可以看出比较具有开展前景的技术组合为燃烧后捕集+管道运输/陆路低温储罐运输+强化石油开采、燃烧前捕集+管道运输+强化石油开采以及富氧燃烧+管道运输+强化石油开采。从中可以看出，虽然捕集方式不同，封存方式均为强化石油开采，运输方式也以管道运输为主，出现这种结果的主要原因为CCS本钱过高，强化石油开采具有本钱收益，可以在一定程度上降低CCS的总体本钱。技术组合路线预测捕集：A燃烧前捕集B燃烧后捕集C富氧燃烧运输：D管道运输E船舶运输F陆路低温储罐运输封存：G强化石油开采H陆上咸水层I枯竭气田

J强化煤层气开采K海底咸水层L玄武岩封存到2050年，人们对于技术组合路线的看法要远远多于2030年受到支持比较多的技术路线组合为：富氧燃烧+管道运输+强化石油开采/海底咸水层封存、燃烧前捕集+管道运输+陆上咸水层封存/强化石油开采、燃烧后捕集+管道运输+强化石油开采/陆上咸水层封存，管道运输已成为主流模式，而封存方式中陆上/海上咸水层封存开始占据重要地位，原因在于中国具有非常大咸水层封存潜力，在未来本钱降低的条件下，必会成为首选的封存方式。风险风险优势、劣势、机遇和挑战优势、劣势、机遇和挑战优