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，離不開CCUS（碳捕集、利用與封存）等技術(shù)的突破與應用。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?！斑@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?！敝钢谶\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?！备啭i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，相當于植樹近900萬棵、近60萬輛經(jīng)濟型轎車停開一年，預計未來15年可實現(xiàn)增產(chǎn)原油296.5萬噸?！备啭i說，這是目前國內(nèi)最大的CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈示范基地和標桿工程，對我國CCUS規(guī)?；l(fā)展具有重大示范效應，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)負責人、業(yè)內(nèi)專家等前來參觀學習。
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?！眲倮吞镒饧夹g(shù)服務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)?！敖刂聊壳埃覀?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)?！?/p>
“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，制定了各種應急預案，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志的新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展大有可為。
覆蓋燃煤燃氣發(fā)電、水泥、化工等諸多場景
碳捕集商業(yè)化應用未來可期
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?！?月31日，位于重慶合川的雙槐電廠負責人指著高聳的鋼鐵管柱對記者說，這套裝置是遠達環(huán)保在國內(nèi)建立的首個萬噸級燃煤、燃氣試驗平臺，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’。”該負責人說，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?！睒I(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、燃氣電廠、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。重慶工商大學成渝經(jīng)濟圈協(xié)同發(fā)展中心研究員莫遠明認為，應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)框架體系以及科學合理的建設(shè)、運營、監(jiān)管、終止標準體系。
當前，我國政府和眾多企業(yè)正在協(xié)力加速CCUS商業(yè)化應用步伐，但行業(yè)還需克服成本難題?！皩σ恍┟駹I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?！庇袠I(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，應探索制定適合我國的面向碳中和目標的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。
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