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中國能建:探索綠色低碳的發展路徑

時間:[2020-05-21 ] 信息來源:中國能源建設集團有限公司
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   隨著全球氣候變暖日益加劇,二氧化碳的排放問題受到了世界普遍關注,越來越多的國家意識到控制二氧化碳排放的重要性,低碳經濟、“碳減排技術”逐漸走進公眾視野。在能源低碳領域,我國對二氧化碳捕集、利用與封存技術發展極為重視,在一系列重大科技規劃中,均將其列為重點支持、集中攻關和示范的重點技術領域,“發展二氧化碳捕集利用與封存技術”被正式寫入我國《國家“十三五”科學和技術發展規劃》。

 
  2019年5月15日,由中國能建廣東院(以下簡稱“廣東院”)總承包建設的亞洲首個多技術開放國際碳捕集技術測試平臺——廣東碳捕集測試平臺項目正式投產,對推進我國二氧化碳減排和應對氣候變化具有里程碑意義,碳捕集技術研究發展自此翻開了全新一頁。
 
  聚焦CCUS“黑科技”
 
  CCUS被認為是目前唯一一項能實現化石能源低碳利用的技術,并被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的可行辦法。
 
  廣東院從2012年開展CCUS技術研究。“與常規的碳捕集、封存,也就是CCS技術相比,CCUS可以實現二氧化碳的資源化,所捕集到的二氧化碳可以廣泛應用于食品加工、離岸驅油、化學產品生產等工業化利用領域,因此也更具有現實操作性。”廣東碳捕集測試平臺項目經理楊暉介紹道。
 
  根據不同的回收方法,電廠煙氣二氧化碳捕集技術又可以分為燃燒前捕集、燃燒中捕集和燃燒后捕集等多個類型。其中,燃燒后技術因對現有電廠系統改造較小,只需在現有煙氣處理系統后增加二氧化碳捕集裝置,而被視為當前最具市場潛力的捕集技術。
 
  “簡單來說,就好比給燃煤電廠這個排放源戴上一個大口罩,通過脫碳裝置這個過濾系統,把對環境沒有任何影響的干凈氣體排放出去,而把二氧化碳留下來集中處理。”楊暉形象稱。
 
  廣東碳捕集測試平臺項目采用的正是燃燒后捕集技術。項目依托華潤海豐電廠1號100萬千瓦超超臨界燃煤機組建設,每年可從燃料燃燒后產生的煙氣中捕集二氧化碳約2萬噸,按一棵樹一年吸收18.3噸二氧化碳計算,相當于1000多棵樹吸收的二氧化碳量。項目建成后,成為了世界首個基于火電廠超超臨界機組的碳捕集測試平臺,也成為了繼美國國家碳捕集技術測試中心、挪威蒙斯塔技術中心之后,世界第三個多技術碳捕集測試平臺(試驗基地)。
 
  “廣東碳捕集測試平臺項目的投產,標志著廣東省乃至中國的碳捕集技術研究發展步入新征程。更為重要的是,它作為一個國際性的共享與開放的服務平臺,可通過與外部科研單位的深入合作,為世界碳捕集利用技術的研究與測試創造了更好條件。”廣東院總工程師、中英(廣東)CCUS中心主任裴愛國表示。
 
  打造CCUS示范工程
 
  “項目要同時滿足電力行業和化工行業設計標準,卻沒有明確的設計規范指導和直接的工程實例可以借鑒。同時,項目必須在運行中的電廠有限的空間內實施,既要保證不影響機組安全穩定運行,又要保證工藝設施的安全距離和結構強度滿足機組運行要求,難度非常大。“我們經過反復對比論證后,最終從十幾個方案中篩選出了最優的可行方案。”項目設計總工程師羅海中說。
 
  考慮到平臺的實驗屬性,以及未來開展不同類型吸收劑測試的需要,廣東院項目團隊在大量調研論證、綜合當前最先進捕集技術的基礎上,對項目進行了創新性設計。
 
  在胺法碳捕集工藝吸收段,項目首次采用新型的高效碳捕集填料,不僅可有效降低阻力能耗,有利于在未來大規模的捕集項目中推廣使用,還可以支持不同的吸收劑,進行不同填料高度的測試,為將來降低碳捕集設備投資提供了有益探索。
 
  在解吸塔設備設計上,項目團隊充分考慮了寬廣的解吸壓力和溫度范圍,使設備可兼容絕大多數的吸收劑,能針對不同吸收劑開展各種工藝條件的再生能耗研究,有助于開發出低捕集成本的新工藝。
 
  “項目還采用了全球首臺20噸/天級膜分離法碳捕集系統,首次采用三級膜分離新工藝,能獲得高濃度二氧化碳氣體,并且在產品氣進入壓縮提純裝置前,針對膜法產品氣創新開發出一套洗滌凈化—吸附組合新技術,這都將有利于進一步拓寬膜法二氧化碳捕集產品氣的利用途徑。” 羅海中介紹道。
 
  回憶建設過程,施工經理楊升恒對現場的苛刻記憶猶新。“施工過程中,技術和安全要同時滿足電力和化工類工程的要求,又是在運行中的電廠內施工,對安全管理要求極高。”
 
  項目建設全過程嚴格按照在運電廠安全管理制度實施,項目團隊科學布置工序,合理安排設備周轉,狠抓每個工作面責任落實,同時還邀請了化工行業科研機構參與施工方案評審,確保了項目安全順利推進。
 
  “廣東碳捕集測試平臺項目完成后,我們還將繼續研究碳捕集、利用與封存的其他技術難點,希望把這個項目做成一個技術孵化基地,培育成為廣東省甚至是國家級的技術創新基地。”裴愛國對此充滿信心。
 
  促進能源低碳利用
 
  相關報告顯示,未來5年,全球煤炭需求將保持穩定,我國仍將是世界煤炭消費第一大國,煤炭行業清潔發展至關重要。國際能源機構(IEA)稱“沒有CCUS,就沒有煤炭的未來”。
 
  伴隨能源轉型的步伐,CCUS正讓化石能源清潔利用的夢想照進現實。
 
  近年來,我國正全力推進煤電機組超低排放改造,并將其列為我國面向2030年的重大科技專項——“煤炭清潔高效利用”專項的五個方向之一。截至2018年底,中國煤電廠超低排放技術改造實際完成8.1億千瓦,達到或低于燃氣電廠的排放標準,發展成效顯著。
 
  中國能建緊隨能源發展態勢,著力促進能源清潔高效利用,積極推動能源高質量發展,加大投入力度,攻克和掌握了一批關鍵核心技術,取得了豐碩成果。2008年,中國能建IGCC&CCS認定所在中國能建華北院成立。同年,華北院設計完成了華能北京熱電廠CCS示范項目。該項目既是我國第一個燃煤電廠煙氣碳捕集項目,也是我國第一個后脫碳項目。
 
  2013年,廣東院作為發起成員,與英國CCS研究中心、蘇格蘭CCS中心和清潔化石能源研究院共同成立中英(廣東)CCUS中心,促進與CCUS和近零排放有關的示范項目在廣東發展,目前已完成相關研究任務12項,發表研究報告20余份,獲專利7項。其中,廣東省碳捕集、利用與海上封存項目被列入國家發改委和美國能源部的氣候變化工作組框架,并簽署了中美合作備忘錄。
 
  此外,廣東院還與中英(廣東)CCUS中心聯合舉辦了五屆國際碳捕集利用與封存專家研討會,致力于促進國內外工業界和學術界在CCUS和清潔煤技術研究和產業化方面的交流與合作,推動碳捕集封存與利用等低碳領域的技術研究和成果轉化。
 
  經過多年的培養和工程實踐鍛煉,廣東院擁有了一支理論水平高、專業齊全、實力雄厚的碳捕集技術團隊,團隊成員有教授級高工6名、高級工程師21名、博士6名,涵蓋工藝、熱機、電氣、儀控等多個專業。
 
  作為前沿技術和高端技術人才培養基地的博士后工作站,也成為了廣東院低碳領域人才的孵化器。在站博士后從2013年開展低碳領域課題研究,已發表相關論文6篇,其中兩篇被EI收錄,申獲發明專利2項、實用新型專利1項。
 
  “更為重要的是,通過這一系列研究和工程項目的實施,我們的技術團隊已參與到碳捕集技術平臺的規劃、設計、施工、采購乃至調試、驗收的工程建設全過程中,積累了豐富的工程實踐經驗,這對我們更好地掌握碳捕集技術,提升碳捕集技術能力,樹立碳捕集行業的品牌效應,起到了重要的支撐作用。”裴愛國表示。
 
  作為國內領先的清潔、高效、綠色、智慧能源建設者,中國能建不斷加大研發投入,為應對全球氣候變化,減少溫室氣體排放,發展綠色低碳能源經濟作出積極探索與生動實踐。
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