內(nèi)蒙的鄂爾多斯腹地深處，這里不僅在探索中國(guó)的直接液化煤制油商業(yè)化模式，也在探索亞洲首個(gè)大規(guī)模、全流程的陸上鹽水層二氧化碳永久封存示范工程。

位于伊金霍洛旗境內(nèi)的“神華集團(tuán)10萬(wàn)噸/年CCS（二氧化碳捕獲與封存）示范項(xiàng)目”，是中國(guó)第一個(gè)列入國(guó)家科技支撐計(jì)劃的CCS科研項(xiàng)目，又是百萬(wàn)噸級(jí)煤直接制油示范項(xiàng)目的環(huán)保配套工程。

不同于華能在天津的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）項(xiàng)目和在北京高碑店電廠所實(shí)施的碳捕集項(xiàng)目，也不同于中石化在中原油田實(shí)施的旨在提高采收率的二氧化碳驅(qū)油項(xiàng)目，神華在鄂爾多斯煤制油分公司所實(shí)現(xiàn)的是從捕集到封存的全過(guò)程。

煤制油是捕集“富礦”

相較燃煤發(fā)電項(xiàng)目捕集煤炭燃燒過(guò)程中的二氧化碳來(lái)說(shuō)，煤化工項(xiàng)目在二氧化碳捕集上有著量大質(zhì)純的“先天優(yōu)勢(shì)”。煤化工需要在高溫高壓的化學(xué)反應(yīng)中調(diào)整煤炭中的碳、氫原子比例，因此將直接產(chǎn)生大量高濃度的二氧化碳。

此前有研究認(rèn)為，如果不考慮燃料排放部分，煤炭直接液化項(xiàng)目中，生產(chǎn)每噸液化粗油的二氧化碳排放量在2.1噸左右。

中國(guó)神華煤制油化工有限公司董事長(zhǎng)吳秀章對(duì)記者說(shuō)，神華煤制油項(xiàng)目所實(shí)現(xiàn)的整體CCS過(guò)程分捕集和封存兩個(gè)部分，其中捕集部分在廠區(qū)，把高濃度的氣體二氧化碳通過(guò)壓縮、冷凍處理生產(chǎn)為液體二氧化碳，并暫存至廠區(qū)內(nèi)容量為650立方米的儲(chǔ)存罐內(nèi)，而封存部分則將暫存的二氧化碳注入到距離廠區(qū)13~15公里的非采礦區(qū)地下，兩地中間通過(guò)罐車實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸。

國(guó)內(nèi)首試鹽水層注入

為了避免二氧化碳在捕集后再次釋放到大氣中，如何實(shí)現(xiàn)安全封存是整個(gè)CCS的難點(diǎn)之一。從國(guó)外的實(shí)踐看，地質(zhì)封存是最主要的方式。

所謂二氧化碳地質(zhì)封存是指將二氧化碳注入地下并長(zhǎng)期封存于1000米至3000米深的地層中，具體可分為鹽水層封存、枯竭油田和氣田封存。其中因鹽水層是含地下水的、可滲透的多孔介質(zhì)，在三種方式中可存儲(chǔ)量最為豐富。挪威北海油田Sleipner西部二氧化碳鹽水層封存項(xiàng)目就是通過(guò)這一方式成為世界上第一個(gè)達(dá)到工業(yè)化規(guī)模的封存項(xiàng)目。

在項(xiàng)目實(shí)施之初，神華曾在鄂爾多斯當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了專業(yè)的地質(zhì)研究，確認(rèn)在神華煤制油廠址附近區(qū)域內(nèi)，優(yōu)選的可封存二氧化碳的地層共有7個(gè)，其中深部鹽水層潛力最大，比如鹽水層之一的奧陶系馬家溝群就具有10億~100億噸的二氧化碳儲(chǔ)存潛力。

吳秀章對(duì)記者說(shuō)，為了不影響地表水和淡水，同時(shí)考慮安全性，整個(gè)項(xiàng)目最終選擇了鹽水層進(jìn)行封存。

全球范圍內(nèi)，CCS封存項(xiàng)目的數(shù)量屈指可數(shù)。因?yàn)閷@井安全打到這樣的深度并防止在注入過(guò)程中出現(xiàn)二氧化碳逃逸并不是容易的事。另外，二氧化碳在被注入時(shí)處于氣體和液體之間的臨界態(tài)，通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)對(duì)注入管道本身有很強(qiáng)的腐蝕性，也增大了逃逸風(fēng)險(xiǎn)。

“為了確保安全，我們專門(mén)做了安全性評(píng)估，絕對(duì)不允許二氧化碳再次泄漏到地面上來(lái)，所以重點(diǎn)監(jiān)控了三方面工作。”吳秀章進(jìn)一步解釋，“第一，要對(duì)被注入的每一層鹽水層覆蓋層做嚴(yán)格評(píng)估，保證覆蓋層足夠厚，不會(huì)因?yàn)槲覀冏⑷攵趸级_(kāi)裂；第二，注入的鉆井包括表層套管、技術(shù)套管和注入套管，水泥也全是通過(guò)套管返到地面，保證不會(huì)因?yàn)楣芫€腐蝕而泄漏二氧化碳；第三，我們嚴(yán)格控制注入壓力，防止注入壓力過(guò)高使覆蓋層開(kāi)裂而造成二氧化碳逃逸。”

煤化工發(fā)展CCS需求迫切

盡管神華煤制油項(xiàng)目在CCS上還僅僅是示范性嘗試，但對(duì)于中國(guó)整個(gè)煤化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，盡早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、規(guī)?；腃CS是必須完成的目標(biāo)。

一方面，2012年以來(lái)因國(guó)內(nèi)煤炭?jī)r(jià)格下滑，煤化工發(fā)展出現(xiàn)了機(jī)遇期。僅在今年3月，就有10個(gè)新型煤化工項(xiàng)目獲得發(fā)改委路條，整體投資在2000億～3000億之間，而且業(yè)內(nèi)期待下半年會(huì)核發(fā)更多項(xiàng)目。另一方面，中國(guó)面臨嚴(yán)峻的減排形勢(shì)，國(guó)家和國(guó)際上對(duì)煤化工行業(yè)的減排約束將日趨嚴(yán)格。國(guó)家下發(fā)的《煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》就早已定調(diào)，在穩(wěn)步推進(jìn)煤炭深加工示范項(xiàng)目建設(shè)的同時(shí)，支持開(kāi)展二氧化碳捕集、利用和封存技術(shù)研究和示范。

所以，如果把CCS項(xiàng)目作為煤制油、煤化工項(xiàng)目準(zhǔn)入的門(mén)檻或強(qiáng)制性配套項(xiàng)目，對(duì)本身背負(fù)高二氧化碳排放量負(fù)擔(dān)的煤化工行業(yè)成長(zhǎng)前景至關(guān)重要。

但是否能上碳捕集項(xiàng)目，不僅要過(guò)技術(shù)關(guān)，還要過(guò)成本關(guān)。

據(jù)記者了解，國(guó)際上燃煤電廠僅碳捕集的成本在每噸40～50美元左右，高昂的成本讓CCS難以大規(guī)模工業(yè)化。相對(duì)于燃煤電廠來(lái)說(shuō)，煤化工項(xiàng)目二氧化碳濃度非常高，所以捕集成本相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)性上有一定優(yōu)勢(shì)。

吳秀章對(duì)記者說(shuō)，由于項(xiàng)目在示范期只是一年10萬(wàn)噸的小項(xiàng)目，不成規(guī)模。加上示范探索期間不過(guò)于強(qiáng)調(diào)收益約束，包括折舊、人工和動(dòng)力成本在內(nèi)，神華煤制油完成CCS全過(guò)程每噸的成本是280元（大約45美元），其中捕集是200元，封存是80元。

一旦形成工業(yè)化規(guī)模，并通過(guò)管道輸送降低儲(chǔ)運(yùn)成本，吳秀章估計(jì)CCS全過(guò)程能降到每噸25美元左右，大致是捕集階段20美元、封存5美元。

如果未來(lái)真能降到每噸25美元，并延伸出二氧化碳其他應(yīng)用模式，將能更大提升煤化工CCS的經(jīng)濟(jì)性和可行性。