除了低碳、零碳技術(shù)外，要想實(shí)現(xiàn)碳中和，負(fù)碳吸附技術(shù)必不可少。近來，各央企圍繞CCUS進(jìn)行了一系列的探索，并取得不同程度的突破。

1、我國首條百萬噸、百公里液體二氧化碳二氧化碳輸送管道投運(yùn)-中石化

7月11日，我國首條百萬噸輸送規(guī)模、百公里輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——齊魯石化—勝利油田百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目二氧化碳輸送管道投運(yùn)。

該管道由石油工程建設(shè)公司承建，全長(zhǎng)109公里，對(duì)推動(dòng)我國CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模化發(fā)展具有里程碑意義，對(duì)我國大規(guī)模二氧化碳管道運(yùn)輸起到示范引領(lǐng)作用。

密相指的是二氧化碳在高于臨界壓力和低于臨界溫度，即操作壓力高于7.38兆帕和操作溫度低于31.1攝氏度的條件下所呈現(xiàn)的一種狀態(tài)。該條管道每年可將170萬噸齊魯石化生產(chǎn)捕集的二氧化碳輸送到勝利油田的地下油藏進(jìn)行驅(qū)油封存，是 “齊魯石化-勝利油田百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目”的重要一環(huán)。

▲“齊魯石化-勝利油田百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目”二氧化碳輸送管道-齊魯石化首站

二氧化碳管道運(yùn)輸在運(yùn)輸規(guī)模、成本和社會(huì)效益方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)陸上大規(guī)模、長(zhǎng)距離、低成本運(yùn)輸?shù)氖走x。但是，目前我國二氧化碳管道運(yùn)輸尚在起步階段，現(xiàn)有少量短距離、小規(guī)模、低壓力二氧化碳輸送管道，運(yùn)輸方式仍以低溫儲(chǔ)罐公路運(yùn)輸為主。

根據(jù)北京理工大學(xué)發(fā)布的《我國CCUS運(yùn)輸管網(wǎng)布局規(guī)劃與展望》報(bào)告，要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，全國需建設(shè)總里程超過1.7萬千米的二氧化碳運(yùn)輸管道。該管道的投運(yùn)將為我國大規(guī)模二氧化碳管道輸送起到示范引領(lǐng)作用。

該管道項(xiàng)目成功攻克3項(xiàng)核心技術(shù)，研發(fā)了低溫液相二氧化碳管輸離心增壓泵、高效二氧化碳密相常溫高壓往復(fù)注入泵2項(xiàng)關(guān)鍵裝備。

與油品管道相比，二氧化碳管道的安全輸送、設(shè)計(jì)施工、特殊措施難度更高。國內(nèi)沒有二氧化碳高壓常溫密相輸送的先例，為了防止二氧化碳泄漏后造成低溫傷害，管線需要埋在2米左右的地下。為防止低溫帶來的土壤凍脹和環(huán)境損害問題，選擇常溫液態(tài)輸送工藝，需要保持足夠的壓力。

因此該管道首次使用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國內(nèi)首臺(tái)套大排量增壓泵，設(shè)計(jì)壓力高達(dá)12兆帕，同類型的燃?xì)夤艿纼H需要0.7兆帕，相當(dāng)于指甲蓋大小的面積承受了120公斤的重量。

“齊魯石化-勝利油田百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目”是我國最大的碳捕集利用與封存全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘亍鴥?nèi)首個(gè)百萬噸級(jí)CCUS項(xiàng)目。項(xiàng)目覆蓋石油地質(zhì)儲(chǔ)量2500余萬噸，部署70余口注入井，預(yù)計(jì)15年累計(jì)注入1000余萬噸，增油近300萬噸，采收率提高12%以上。項(xiàng)目年封存能力達(dá)百萬噸級(jí)，相當(dāng)于植樹近900萬棵、近60萬輛經(jīng)濟(jì)型轎車停開一年。

2、全國首套燃?xì)鉄煔?000噸/年二氧化碳捕集裝置投運(yùn)-華能

7月1日，全國首套燃?xì)鉄煔?000噸/年二氧化碳捕集裝置在華能洋浦熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目成功投運(yùn)。

目前，燃?xì)鉄煔舛趸疾都夹g(shù)研發(fā)處于起步階段，相較于燃煤電廠，燃?xì)怆姀S煙氣二氧化碳濃度更低、分離過程更難，降低成本難度更高。為此，華能清潔能源技術(shù)研究院自主研發(fā)了燃?xì)鉄煔舛趸疾都夹g(shù)，捕集裝置由吸收塔、再生塔、增壓風(fēng)機(jī)、再沸器等設(shè)備構(gòu)成，整體化嵌入電廠發(fā)電系統(tǒng)，通過溶劑吸收、汽提解吸等流程，從燃?xì)鉄煔庵刑崛〕龈邼舛榷趸?，在降低碳排放?qiáng)度的同時(shí)，有效降低了設(shè)備投資。

該裝置驗(yàn)證了新型碳捕集溶劑和工藝技術(shù)、捕集動(dòng)態(tài)運(yùn)行機(jī)制與策略，實(shí)現(xiàn)了碳捕集裝置與調(diào)峰燃?xì)怆姀S協(xié)同調(diào)控運(yùn)行，為未來燃?xì)鈾C(jī)組實(shí)現(xiàn)低成本低碳排放運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。

華能洋浦熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目是海南“十四五”重點(diǎn)能源項(xiàng)目，也是目前海南最大的清潔能源熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，總裝機(jī)容量99萬千瓦，使用2臺(tái)9F燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，于3月16日全面建成投產(chǎn)。

3、我國首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程項(xiàng)目-中海油

6月1日9時(shí)30分，隨著平臺(tái)上高碳原油生產(chǎn)井、生產(chǎn)處理系統(tǒng)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)及分子篩脫水橇等設(shè)備依次啟動(dòng)，油田開發(fā)伴生的二氧化碳被捕獲、分離、壓縮，并通過一口回注井被注入海底地層，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定封存。這標(biāo)志著我國成功掌握海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測(cè)的全套技術(shù)和裝備體系，填補(bǔ)了我國海上二氧化碳封存技術(shù)的空白。

為什么要把二氧化碳封存在海底？二氧化碳被順利“捕捉”并回注到海底地層，要突破哪些“關(guān)卡”？據(jù)介紹，在海洋油氣鉆探開發(fā)過程中，往往會(huì)有一些伴生氣，二氧化碳便是伴生氣的重要組分之一。常規(guī)海洋油氣資源開發(fā)時(shí)，伴生氣中二氧化碳的含量約有20%-30%。恩平15-1油田十分特殊，因?yàn)樘厥獾牡貧l件，油藏上部有一個(gè)氣頂，且二氧化碳含量極高，在原油的開采過程中這些二氧化碳也會(huì)“逃”出地層。

在“雙碳”背景下，這一狀況不允許出現(xiàn)。怎么辦？科研人員決定將這些“逃”出來的二氧化碳重新捕集起來，并經(jīng)過一系列處理工序后，重新注入海底，實(shí)現(xiàn)永久封存。

首先是要找到合適的存儲(chǔ)位置。

“咸水層被認(rèn)為是最理想最成熟的地質(zhì)封存環(huán)境。”胡金告訴記者，技術(shù)人員在距離平臺(tái)3公里外、800多米深的海底找到了一個(gè)“穹頂”式地質(zhì)構(gòu)造。如同一個(gè)倒扣在海底的“巨碗”，不僅儲(chǔ)存量大，而且封閉性強(qiáng)，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地罩住二氧化碳。

合適的存儲(chǔ)位置找到后，還要建立一條通往海底“巨碗”的通道——回注井，連通地上和地下。而且，“逃”出來的二氧化碳并不會(huì)自動(dòng)分離并進(jìn)入回注井，需要人為進(jìn)行捕集、分離、脫水等一系列工序處理。

油井開采產(chǎn)生的油氣混合液進(jìn)入高碳分離器，把二氧化碳分離出來；再進(jìn)入三級(jí)壓縮機(jī)，進(jìn)行加壓和干燥。“被捕集、純化、干燥后的二氧化碳，將被加壓至11兆帕，相當(dāng)于指甲蓋上壓了一個(gè)110公斤的重物。”胡金告訴記者，這時(shí)的二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，即氣液混合態(tài)，會(huì)像氣體一樣充滿整個(gè)空間，但其密度又類似液體。最后，氣液混合態(tài)的二氧化碳再通過回注井封存到海底“巨碗”。整個(gè)過程只需要20分鐘左右。

二氧化碳注入地層后，大部分將被頂部的蓋層永久蓋住，同時(shí)一部分被地層孔隙捕獲，一部分慢慢溶解在地層水中，還有一部分與巖石和地層水反應(yīng)生成碳酸鹽礦物。

該項(xiàng)目預(yù)計(jì)高峰期每年可封存二氧化碳30萬噸，累計(jì)將超過150萬噸，其減碳規(guī)模相當(dāng)于植樹近1400萬棵，或停開近100萬輛轎車。

“難！超預(yù)期的難！”回憶起這口二氧化碳回注井的誕生歷程，中國海油深圳分公司恩平15-1油田群開發(fā)項(xiàng)目組鉆完井經(jīng)理鄧成輝連說了兩個(gè)“難”。他告訴記者，入行15年，歷經(jīng)百余口井的作業(yè)，這口二氧化碳回注井是他遇到的最難打的一口井。

據(jù)介紹，這條“綠色通道”總長(zhǎng)超3700米，鉆進(jìn)不同井眼深度需要下入不同尺寸的套管穩(wěn)固井壁，確保鉆井通道通暢和安全。套管共有4層，內(nèi)部最細(xì)的注氣管柱直徑約11厘米，如同一根超長(zhǎng)“吸管”。為了確保這口回注井打得成，同時(shí)讓二氧化碳注得進(jìn)、封得住，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對(duì)鉆完井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)以及二氧化碳的特殊性質(zhì)，開展了有關(guān)技術(shù)攻關(guān)。

創(chuàng)新采用特制鉆井液——低溫流變性穩(wěn)定鉆井液，既能有效抵抗酸性二氧化碳腐蝕，還能支撐井壁、潤(rùn)滑井眼，讓鉆進(jìn)之路通暢無阻。同時(shí)，還研發(fā)出“抗二氧化碳腐蝕水泥漿體系”“低溫泥餅預(yù)沖洗”“長(zhǎng)水平段尾管回接”“低壓竄漏全封”等技術(shù)，確保該井在長(zhǎng)達(dá)幾十年的注入期間擁有“金剛不壞之身”。

為了確保二氧化碳回注周期的井下安全，及時(shí)監(jiān)測(cè)井筒的完整性，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還安裝了“井下聽診器”，即借助分布式光纖傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全井筒監(jiān)測(cè)。“這是某個(gè)井下測(cè)點(diǎn)的壓力值，這是溫度，精度可達(dá)0.1攝氏度。”在恩平15-1平臺(tái)中控室，張凱指著監(jiān)控屏幕上的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)告訴記者，每隔一米就有一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，就像數(shù)千只敏銳的眼睛，在看不見摸不著的井下無死角觀察注氣管柱是否存在泄漏。

預(yù)測(cè)封存量達(dá)2.58萬億噸，我國海底“封碳”潛力巨大。

這一項(xiàng)目的成功投用，不僅實(shí)現(xiàn)了我國海上二氧化碳封存領(lǐng)域從無到有的重要突破，也為后續(xù)工作提供了思路，奠定了未來“岸碳入海”的技術(shù)支撐和現(xiàn)實(shí)條件，為粵港澳大灣區(qū)乃至全國提供了快速降碳的可行方案。

“相對(duì)于陸地碳封存而言，海上碳封存具有選址容易、安全性高、環(huán)境影響小、封存規(guī)模大等優(yōu)勢(shì)。”中國海油深圳分公司開發(fā)部經(jīng)理戴宗介紹。今年1月自然資源部首次發(fā)布的中國海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，我國海上二氧化碳地質(zhì)封存潛力巨大，預(yù)測(cè)封存量達(dá)2.58萬億噸，可為“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供重要支撐。

二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)有利于海洋石油工業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。記者了解到，在這一示范工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，中國海油已經(jīng)在廣東惠州啟動(dòng)我國首個(gè)千萬噸級(jí)碳捕集與封存集群項(xiàng)目，未來將捕集粵港澳大灣區(qū)排放的二氧化碳，通過管道等方式輸送到珠江口盆地海域進(jìn)行封存。

中國海油有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，將繼續(xù)加大科研攻關(guān)，推動(dòng)二氧化碳捕集、封存向二氧化碳捕集、利用、封存發(fā)展，提高采油效率的同時(shí)解決二氧化碳封存的問題。

4、亞洲最大的火電CCUS項(xiàng)目正式投產(chǎn)

6月2日，國家能源集團(tuán)泰州電廠二氧化碳捕集利用封存（CCUS）項(xiàng)目完成滿負(fù)荷試運(yùn)行，試運(yùn)期間系統(tǒng)安全可靠，能效指標(biāo)、產(chǎn)品品質(zhì)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值，標(biāo)志著亞洲最大的火電CCUS項(xiàng)目正式投產(chǎn)。

該項(xiàng)目二氧化碳捕集量達(dá)50萬噸/年，可實(shí)現(xiàn)100%消納，為能源行業(yè)服務(wù)“雙碳”目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展提供了標(biāo)志性參考。

該項(xiàng)目充分融入地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，積極構(gòu)建區(qū)域碳循環(huán)綠色經(jīng)濟(jì)體系，成功開發(fā)焊接制造、食品級(jí)干冰、高新機(jī)械清洗等用戶，將實(shí)現(xiàn)捕集二氧化碳的100%消納利用。在此基礎(chǔ)上，國家能源集團(tuán)聯(lián)合知名高校、科研院所和高新企業(yè)，就實(shí)現(xiàn)二氧化碳“深層次、高效率、大循環(huán)”使用進(jìn)行攻關(guān)，多個(gè)項(xiàng)目已進(jìn)入中試，將進(jìn)一步貫通從捕集到消納的二氧化碳全周期鏈條，積極推動(dòng)火電行業(yè)二氧化碳捕集利用封存由科技示范研究向產(chǎn)業(yè)化集群化發(fā)展，對(duì)促進(jìn)火電行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展具有重要現(xiàn)實(shí)意義，有效助力“雙碳目標(biāo)”的實(shí)現(xiàn)。

據(jù)悉，此次建成投產(chǎn)的泰州電廠50萬噸/年二氧化碳捕集與資源化能源化利用技術(shù)研究及示范項(xiàng)目是國家發(fā)展改革委可再生能源發(fā)展和煤炭清潔高效利用關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目、江蘇省科技廳2022年“碳達(dá)峰碳中和”重大科技示范項(xiàng)目。項(xiàng)目完全由我國自主設(shè)計(jì)、制造、安裝，實(shí)現(xiàn)了裝備100%國產(chǎn)化，是目前亞洲火電行業(yè)規(guī)模最大、技術(shù)含量最高的CCUS項(xiàng)目，從基礎(chǔ)打樁到完成項(xiàng)目投產(chǎn)，歷時(shí)439天。項(xiàng)目建設(shè)中自主研發(fā)了新一代高容量、低能耗、長(zhǎng)壽命吸收劑，創(chuàng)新應(yīng)用了國內(nèi)最大出力的離心式二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，創(chuàng)新集成了新型填料、高效胺回收、智能控制等技術(shù)，較傳統(tǒng)工藝降低了10%捕集電耗、較原吸收塔內(nèi)徑降低了煙氣阻力10%，具有捕集率和產(chǎn)品純度高、捕集能耗和脫碳總成本低、運(yùn)行人員少等顯著特點(diǎn)。