“碳捕手”為促進綠色發(fā)展保駕護航

編者按 綠色發(fā)展是新質(zhì)生產(chǎn)力的內(nèi)在要求，也是高質(zhì)量發(fā)展的底色。推進綠色發(fā)展，實現(xiàn)碳中和、碳達峰目標(biāo)，離不開CCUS（碳捕集、利用與封存）等技術(shù)的突破與應(yīng)用。近年來，我國一些企業(yè)特別是國有大型企業(yè)抓住綠色發(fā)展機遇，將二氧化碳從工業(yè)生產(chǎn)、能源利用或大氣中分離出來，加以利用或注入地層封存，以實現(xiàn)永久減排。在此過程中，催生了一些新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)，本組稿件對此進行報道，敬請垂注。

“捕捉”二氧化碳的化肥廠

——探訪我國首個百萬噸級CCUS項目

工人日報-中工網(wǎng)記者 劉津農(nóng) 周懌

5月15日，記者走進位于山東淄博的齊魯石化第二化肥廠，看到一套高達30米、管道回旋曲折錯綜復(fù)雜的矩形銀色裝置在陽光下熠熠生輝，令人震撼。一旁的罐區(qū)里，矗立著兩個25米高、儲量4000立方米的球罐。“這里就是我國首個百萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項目的核心‘廠房’，也齊魯石化——勝利油田CCUS項目的起點。”指著正在運行的高大“廠房”，齊魯石化第二化肥廠黨委書記高鵬介紹說。

該化肥廠始建于1974年，經(jīng)過40多年的建設(shè)和發(fā)展，目前已成為擁有5套大型裝置的綜合石化企業(yè)，主要產(chǎn)品為氣化氫氣、丁醇、辛醇、液態(tài)二氧化碳等產(chǎn)品。

“這里捕集的二氧化碳就是我廠正常生產(chǎn)產(chǎn)生的尾氣，經(jīng)過冷卻和壓縮，其回收提純后的液態(tài)純度達到99%以上，然后運輸至勝利油田利用、封存。”高鵬說。

“我們的CCUS項目2021年7月5日開工建設(shè)，一開工就加速推進。業(yè)主方、施工方、監(jiān)理方等協(xié)同作戰(zhàn)，克服疫情和冬季施工困難的雙重影響，在確保安全和質(zhì)量的前提下，打破常規(guī)，采用兩班倒模式晝夜不停，全力推進施工作業(yè)……”回憶起當(dāng)時的情景，齊魯石化第二化肥廠黨委副書記鄭關(guān)峰仍然有些激動地說，兩個“巨無霸”球罐屬于深冷工藝，每個罐體都是由62塊球皮焊接而成，球皮鋼板厚度達49毫米，立縫、環(huán)縫總長度約660米，焊接時需要近30名焊工同時作業(yè)。為了確保施工進度，一次焊接合格率必須達到98%以上。

經(jīng)過趕工，2022年1月29日，項目建成中交。當(dāng)年4月3日，項目一次開車成功并產(chǎn)出合格產(chǎn)品，捕集提純后的液態(tài)二氧化碳被汽車運輸至勝利油田，注入地下驅(qū)油封存。

“項目投產(chǎn)后每年可減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近900萬棵、近60萬輛經(jīng)濟型轎車停開一年，預(yù)計未來15年可實現(xiàn)增產(chǎn)原油296.5萬噸。”高鵬說，這是目前國內(nèi)最大的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘睾蜆?biāo)桿工程，對我國CCUS規(guī)?；l(fā)展具有重大示范效應(yīng)，對搭建“人工碳循環(huán)”模式、提升我國碳減排能力具有重要意義。

“裝置投產(chǎn)以后，為保障其安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，我廠通過勞模工作室、小指標(biāo)勞動競賽等進行了多項技術(shù)創(chuàng)新。”鄭關(guān)峰介紹說，起初，二氧化碳壓縮機防喘振系統(tǒng)存在運行不經(jīng)濟的問題，在與幾家業(yè)內(nèi)公司合作優(yōu)化后，我們將防喘振閥盡可能關(guān)小，確保更佳節(jié)能的效果；針對二氧化碳壓縮機使用二氧化碳原料用于干氣密封導(dǎo)致過濾器頻繁堵塞問題，我們從液化提純系統(tǒng)引入一股純凈的二氧化碳作為干氣密封氣，替代氮氣，降低了氮氣消耗……

“經(jīng)過一系列的設(shè)備改造和工藝流程優(yōu)化，自2023年以來，這套裝置運行越來越好，碳捕集質(zhì)量和效益不斷提升，贏得了業(yè)內(nèi)同行的一致贊譽。”高鵬說，項目建成后，先后共有上千人次國內(nèi)外官員、企業(yè)負(fù)責(zé)人、業(yè)內(nèi)專家等前來參觀學(xué)習(xí)。

勝利油田CCUS項目——

實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏

工人日報-中工網(wǎng)記者 周懌 劉津農(nóng)

 

圖為勝利油田萊113區(qū)塊注入站生產(chǎn)現(xiàn)場。 劉彤 攝

5月16日，為了完整了解我國首個百萬噸級CCUS項目二氧化碳運輸、使用和封存情況，記者來到勝利油田萊113區(qū)塊，看到整潔的柏油路、有序的綠化設(shè)施，兩個五六米高、橫置于地上的白色儲罐引人矚目。

“這是我們CCUS項目專用的儲氣罐，可儲存100噸的二氧化碳。”勝利油田注氣技術(shù)服務(wù)中心二氧化碳項目部二氧化碳1站站長范少偉表示，CCUS可以實現(xiàn)石油增產(chǎn)和碳減排雙贏，是化石能源低碳高效開發(fā)的先進技術(shù)。“截至目前，我們?nèi)R113區(qū)塊已注入二氧化碳4.6萬余噸，受效油井增產(chǎn)30%，對應(yīng)油井實現(xiàn)了產(chǎn)能增加、含水下降、產(chǎn)量提高，并確保了安全綠色生產(chǎn)。”

“我們利用運輸過來的二氧化碳，實現(xiàn)對地層深處原油的開采。這種技術(shù)屬于三次采油的范疇，具有驅(qū)油效率高、采油成本低、封存率高等特點。”勝利油田勘探開發(fā)研究院油田CCUS油藏開發(fā)高級專家張傳寶介紹說。據(jù)了解，包括萊113區(qū)塊在內(nèi)，勝利油田已在13個區(qū)塊應(yīng)用CCUS技術(shù)，累計注入封存二氧化碳100余萬噸，平均單井產(chǎn)量提升36.8%。

這些成績的取得離不開勝利油田科學(xué)技術(shù)人員一項項技術(shù)突破和科技創(chuàng)新。

2023年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CCUS項目二氧化碳輸送管道投運。

據(jù)勝利油田勘探開發(fā)研究院氣驅(qū)試驗室黨支部書記張東介紹，與油品管道相比，二氧化碳輸送管道設(shè)計施工、安全運輸難度更高。這項工程首先必須解決二氧化碳相態(tài)控制難題。為此，科技人員經(jīng)過多次實驗，成功攻克多項核心技術(shù)，研發(fā)了國內(nèi)首臺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)注入泵兩個關(guān)鍵裝備。這條二氧化碳輸送管道設(shè)計壓力達12兆帕，相當(dāng)于指甲蓋大小的面積承受了120公斤重量。

注采井筒中二氧化碳遇水以后生成碳酸具有腐蝕性。工程技術(shù)人員經(jīng)過多次試驗，采用耐腐蝕不銹鋼材料作為關(guān)鍵部件，并在井筒里添加緩釋劑。據(jù)介紹，添加前的腐蝕速率一年達到一兩毫米，加緩釋劑后降至0.03毫米，有效防止了二氧化碳對注采管柱的腐蝕。

在實際利用二氧化碳過程中，勝利油田還攻克了管道數(shù)字孿生技術(shù)、地質(zhì)條件極其復(fù)雜以及產(chǎn)出液中二氧化碳回收利用等多項難題，并加強了對地表、土壤、大氣和水的實時監(jiān)測，制定了各種應(yīng)急預(yù)案，確保安全生產(chǎn)、萬無一失。

勝利油田CCUS項目部油藏工程主管王杰表示，通過利用CCUS技術(shù)，大幅度提高了原油產(chǎn)量，取得了可觀的經(jīng)濟效益，保障了國家能源安全；同時封存了大量的二氧化碳，獲得了巨大的社會環(huán)境效益。齊魯石化——勝利油田百萬噸級CCUS示范項目15年預(yù)計可封存二氧化碳上千萬噸，增產(chǎn)石油300萬噸。

目前，勝利油田正在研究推進低濃度二氧化碳捕集項目。“勝利發(fā)電廠百萬噸CCUS工程”作為油田第2個百萬噸級CCUS項目正在進行可行性論證，該油田以綠色化為標(biāo)志的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展大有可為。

覆蓋燃煤燃?xì)獍l(fā)電、水泥、化工等諸多場景

碳捕集商業(yè)化應(yīng)用未來可期

工人日報-中工網(wǎng)記者 李國

“這是公司自主研發(fā)的二氧化碳捕集裝置，每年捕集二氧化碳1萬噸，它可以將工業(yè)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集下來，然后進行封存或加以利用。”5月31日，位于重慶合川的雙槐電廠負(fù)責(zé)人指著高聳的鋼鐵管柱對記者說，這套裝置是遠(yuǎn)達環(huán)保在國內(nèi)建立的首個萬噸級燃煤、燃?xì)庠囼?a target='_blank'>平臺，解決了行業(yè)內(nèi)常規(guī)技術(shù)煙氣碳捕集過程熱耗高、吸收劑損耗大等難題。

“企業(yè)在生產(chǎn)過程中，通過這套裝置可以使二氧化碳排放量減少90%以上，捕集處理得到的液態(tài)二氧化碳純度達99.9%，是名副其實的‘碳捕快’。”該負(fù)責(zé)人說，捕集后的二氧化碳可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工、石油開采等領(lǐng)域，也可以用于制作氣肥，提升植物的光合作用，以提高農(nóng)作物產(chǎn)量等。

“在很多人的想象中，石油在地下就像一條河流或者一片湖泊，其實大部分石油都藏在巖石的孔隙和縫隙中。要想把石油開采出來，一般需要靠水來驅(qū)動。而一些低滲、特低滲的油藏，巖石像鐵板一塊，水根本沒有辦法進入。”業(yè)內(nèi)專家介紹說，利用二氧化碳驅(qū)油、同時對它進行封存，在我國已是較為成熟的技術(shù)。

據(jù)了解，我國CCUS項目已覆蓋燃煤電廠、燃?xì)怆姀S、水泥窯、化工廠、天然氣處理等場景。其中規(guī)模最大的碳捕集項目位于新疆，每年可封存二氧化碳300萬噸，是一個巨無霸級的CCUS項目。中國地質(zhì)調(diào)查局對我國海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力進行了初步評估，證實我國海域二氧化碳地質(zhì)封存潛力巨大，預(yù)測盆地級封存潛力達2.58萬億噸。

CCUS技術(shù)在減排的同時還具有良好的社會效益。油氣行業(yè)氣候倡議組織最新研究表明，到2050年，部署CCUS可以累計創(chuàng)造400萬個到1200萬個工作崗位。加之我國是世界上最大的煤電、鋼鐵和水泥生產(chǎn)國，利用CCUS技術(shù)可避免碳約束下大量基礎(chǔ)設(shè)施提前退役而產(chǎn)生高額的擱淺成本。據(jù)估算，我國煤電擱淺資產(chǎn)規(guī)?？赡芨哌_3.08萬億元至7.2萬億元。

各界對CCUS未來發(fā)展前景寄予厚望，紛紛建言獻策。重慶工商大學(xué)成渝經(jīng)濟圈協(xié)同發(fā)展中心研究員莫遠(yuǎn)明認(rèn)為，應(yīng)從國家層面完善法律法規(guī)體系，制定CCUS行業(yè)規(guī)范、制度法規(guī)框架體系以及科學(xué)合理的建設(shè)、運營、監(jiān)管、終止標(biāo)準(zhǔn)體系。

當(dāng)前，我國政府和眾多企業(yè)正在協(xié)力加速CCUS商業(yè)化應(yīng)用步伐，但行業(yè)還需克服成本難題。“對一些民營企業(yè)來說，以現(xiàn)在的技術(shù)條件，想要持續(xù)進行二氧化碳捕集成本較高。雖然企業(yè)賣碳配額可以有些收入，但難以達到收支平衡。”有業(yè)內(nèi)專家表示，目前，CCUS噸碳成本從105元至600元不等，加上運輸、封存和利用，綜合處理成本更高。相較之下，碳市場配額價格在70元/噸左右，CCUS成本有待進一步下降。

對此，專家建議，應(yīng)探索制定適合我國的面向碳中和目標(biāo)的CCUS稅收優(yōu)惠和補貼激勵政策，同時探索政府與市場有機結(jié)合的CCUS商業(yè)化投融資機制。將CCUS納入產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展目錄，積極利用綠色金融、氣候債券、低碳基金等多種方式支持CCUS項目示范創(chuàng)新。