20碳捕集与封存技术的现状与未来

1前言

时至今日，全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石能源。水电和核能虽然成本并不高，但环境条件限制了其发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源，虽然环保前景喜人，但受高成本和技术不成熟等客观因素制约，这些新能源完全取代传统的化石能源仍处于探索阶段，真正做到大规模商业化开发还需很长时间。因此，发展可靠技术、减少化石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”，碳捕集与封存(CCS)技术应运而生。

全球气候变暖已经越来越严重，工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的“主犯”。面对日益紧迫的环境问题，CCS 技术不仅能将二氧化碳封存于地下或海底，而且还能实现二氧化碳“变废为宝”，被看作是最具发展前景的解决方案之一。

2CCS 技术

CCS 技术是指将二氧化碳从相关排放燃烧源捕获并分离出来，输送到油气田、海洋等地点进行长期(几千年)封存，从而阻止或显著减少温室气体排放，以减轻对地球气候的影响[1]。这是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术，有望实现化石能源的二氧化碳近零排放。该技术将工业生产过程中

产生的二氧化碳捕集并安全地储存于特定的地质结构中。目前，处于研究阶段、工业试验或工业化应用的封存场所主要有深度含盐水层、枯竭或开采到后期的油气田、不可采的贫瘠煤层和海洋。

根据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的调查，CCS 技术的应用，能将全球二氧化碳排放量减少20%~40%，将对减缓气候变化产生积极的影响。

2007年7月18日，美国国家石油委员会(NPC)组织多种知识背景和机构的350多名专家，历经两年研究完成了《直面严峻的能源现实》的报告，报告中对

CCS 技术进行了介绍和展望，见表1[2]。3CCS 技术的技术环节

实现CCS 主要有两大步骤———“碳捕集”和“碳封存”，另外还有“二氧化碳运输”等。表2给出了与

CCS 相关的各项技术的作用以及应用水平[2]。

碳捕集与封存技术的现状与未来

张卫东1，张栋1，田克忠

2

(1.中国石油大学(华东)石油工程学院，山东东营257061；2.中国石油华北油田公司勘探开发研究院，河北任丘062552)

摘要

全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存(CCS)技术被看作是最具发展前景的解决方案之一，随着研究的不断深入，CCS 技术成本将进一步降低。碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集，其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。CO 2-EOR 技术虽然不是直接针对性地封存二氧化碳，但其不仅可以解决二氧化碳的封存问题，还能提高油田采收率，近年来得到广泛应用。我国在CCS 技术的研究上进行了大量工作，CCS 技术已被列入“973计划”和“863计划”，北京高碑店热电厂二氧化碳捕集示范工程受到国内外的关注。虽然CCS 技术取得了长足的进步，但仍面临着很多问题，如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。CCS 技术项目投资较大，如果没有政府在立法和税收机制上的激励与优惠措施，很难真正进入商业化应用阶段。好在种种迹象表明，随着全球气候问题的加剧，各国政府越来越重视CCS 技术的研发和利用。

关键词CCS 技术

二氧化碳碳捕集封存CO 2-EOR

基金项目：中国石油华北油田公司2007年院所合作科技项目“勘

探开发前缘技术研究”(编号：HBYT-YJY-2008-JS-

6)部分内容。

作者简介：张卫东，副教授，1990年毕业于中国石油大学(华东)钻井工程专业，目前主要从事石油天然气工程教学与研究工作。

E-mail ：zhangweidong10@https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,

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第11期

3.1碳捕集

目前全球每年排放的二氧化碳在300×108t 以上，其中约有40%来自发电厂，23%来自运输行业，

22%来自水泥厂、钢厂和炼油厂。碳捕集技术最早应用于炼油、化工等行业，这些行业排放的二氧化碳浓度高、压力大，捕集成本并不高。而燃煤电厂排放的二氧化碳则恰好相反，捕集能耗和成本较高，现阶段的碳捕集技术尚无法完全解决这一问题[3]。

目前主流的碳捕集工艺按操作时间可分为3类———燃烧前捕集、富氧燃烧捕集(燃烧中捕集)和燃烧后捕集。三者各有优势，却又各有技术难题尚待解决，目前呈并行发展之势。燃烧前捕集实现起来最为复杂，而燃烧后只能捕集到排出二氧化碳的

10%，既不经济，也不节能。最有发展前景的是燃烧中捕集。

燃烧前捕集技术以煤气化联合循环(IGCC)技术为基础，先将煤炭气化成清洁气体能源，从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来，不进入燃烧过程。而且二氧化碳的浓度和压力会因此提高，分离起来较

为方便，是目前运行成本最低廉的捕集技术，其前景为学术界所看好。问题在于，传统电厂无法应用这项技术，而是需要重新建造专门的IGCC 电站，其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。

燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，这一技术路线对传统电厂烟气中的二氧化碳进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可以分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好，受厂商重视程度也最高，但设备运行的能耗和成本较高。

事实上，由于传统电厂排放的二氧化碳浓度低、压力小，无论采用哪种捕集技术，能耗和成本都难以降低。如果说燃烧前捕集技术的建设成本高、运行成本低，那么燃烧后捕集技术则是建设成本低、运行成本高。

富氧燃烧捕集技术试图综合前两种技术的优点，做到既可以在传统电厂中应用，排出的二氧化碳的浓度和压力也较高。由于该技术主要着力在燃烧过程中，也被看作是燃烧中捕集技术。与传统电

表1CCS 技术商业应用的技术基础及局限

技术基础应用情况

局限性

CO 2-EOR 多于30年的应用历史；注入量大于100×104t/a 监控程序局限；盐膏储层应用上还有问题酸气注入多于15年的应用历史；超过44个地层注入CO 2和H 2S

通常注入量较小；急需可行的成熟应用经验危险气体处理/地下注入控制大多数危险性空气污染物不会上浮，反应不强烈

天然气储存将天然气注入岩层有大约100年的历史监控程序局限；化学性质差异；需建造临时储存库

类似气体埋存的技术大量(大于50×1012ft 3，1ft 3=0.0283168m 3)焦煤气埋存；已有相关实验研究大部分处于稳定状态；知识的紧缺；地理学和地质学的局限传统油气勘探开发对地壳中上浮性气体的预测和控制有将近150年的技术经验油气资源的开采有明确的目的，而碳捕集与封存则不同捕集/埋存技术多于70年的CO 2与其他酸性气体分离技术，包括在发电厂使用

花费巨大；仍没有大型的发电厂的集中地大规模CO 2储存计划

3个大规模应用规划；6年悬而未决

监控程序局限；缺乏地质学论证CO 2管线输运

多于30年的应用历史；目前已有的规范可以使用

无

表2CCS 技术应用所需的各项技术

技术

重要性

备注

CO 2-EOR CCS 技术实施的理想平台产生直接的经济效益，将CO 2注入油藏

依托于发电厂进行CCS 技术应用CCS 相关各领域的综合技术的发展

在美国、加拿大、中国都对一些发电厂实施了CCS 项目改进的CO 2捕集技术

CCS 技术中的关键部分美国、欧洲、日本都进行了很多努力来降低CO 2捕集成本

CO 2注入浅地层论证注入风险及储存试验

CO 2注入量达到100×104/a 的水平

完善浅地层CO 2运移模型

理解自下向上运移和储存规律及MWV 通过模型和实验建立CO 2运移模型(如挪威Sleipner 项目)

油藏描述和储存油藏描述技术进行CO 2技术预测在一些区块进行了可行性技术试验测量、监测和校正(MWV)

应用于CO 2注入和储存MWV 技术是可行的

在一些区块进行了可行性技术试验CO 2反胶结剂的进展

初级泄漏渠道可能是已存在的井

反胶结剂和腐蚀研究目前正在进行中

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SINO-GLOBAL ENERGY

厂直接用空气助燃的燃烧技术不同，富氧燃烧是用纯度非常高的氧气助燃，同时在锅炉内加压，使排出的二氧化碳在浓度和压力上与IGCC差不多，再用燃烧后捕集技术进行捕集，从而降低前期投入和捕集成本。但看似完美无缺的解决方案，却有一个巨大的技术难题——

—制氧成本太高，这也使得富氧燃烧捕集技术在经济性上并没有太大优势。

3.2碳封存

若把CCS作为一个系统来看，碳捕集的成本要占到2/3，碳封存的成本占1/3。碳封存技术相对于碳捕集技术也更加成熟，主要有3种：含盐咸水层封存、油气层封存和煤气层封存。

咸水层封存是指将二氧化碳封存于距地表800m以下的咸水层当中。通常咸水层空气体积大，可封存相当多的二氧化碳。但是我国缺少咸水层地质情况的数据资料，目前尚不能实施咸水层封存。而且这项技术的投资也较大。

油气层封存分为废弃油气层封存和现有油气层封存。国际上有企业在研究利用废弃油气层的可行性，但并不被看好。主要原因在于，目前对油气层的开采率只能达到30%~40%，随着技术的进步，存在着将剩余的60%~70%的油气资源开采出来的可能性。所以，世界上尚不存在真正意义上的废弃油气田。而利用现有油气田封存二氧化碳被认为是未来的主流方向，这项技术被称为二氧化碳强化采油(CO2-EOR)技术，即将二氧化碳注入油气层，起到驱油作用，既可以提高采收率，又实现了碳封存，兼顾了经济效益和减排效益。这项技术起步较早，最近10年发展很快，实际应用效果得到了肯定，也是我国优先发展的技术方向。

依据目前的采油技术，全球油田的采收率平均只有32%左右，如果采用CO2-EOR技术，那么采收率可提高至40%~45%。全球大概有9300×108t以上的二氧化碳可以被封存到油藏中，这个数值相当于2050年全球累计排放量的45%。美国能源部发布的一份报告显示，目前美国剩余的石油可采储量为200×108bbl，如果采用CO2-EOR技术提高可采储量的话，其可采储量最多可增加至1600×108bbl。

煤气层封存是指将二氧化碳注入比较深的煤层当中，置换出含有甲烷的煤层气，所以这项技术也具有一定的经济性。但必须选在较深的煤层中，以保证不会因开采而造成泄漏。我国已经和加拿大合作开发了示范项目，投资高、效果不错。问题在于二氧化碳进入煤气层后发生融胀反应，导致煤气层的空隙变小，注入二氧化碳会越来越难，逐渐再也无法注入。所以，该技术并不为研究人员看好。3.3二氧化碳运输

运输成本在CCS技术系统中所占比重相当小，主要有管道运输和罐装运输两种方式，技术上问题不大。管道运输是一种成熟的技术，也是运输二氧化碳最常用的方法，一次性投资较大，适宜运输距离较远、运输量较大的情况。罐装运输主要通过铁路或公路进行运输，仅适合短途、小量的运输，大规模使用不具有经济性[4]。

4CCS技术的现状

4.1世界CCS技术的应用现状

当前，国际上CCS技术研发所关注的主要问题包括：二氧化碳在地质封存系统中吸附和迁移的机理与规律，在地层中的相态及其变化规律、化学反应及固化条件；注二氧化碳采油过程中的物理化学理论问题、复杂渗流力学原理、各类二氧化碳提高采收率数值模拟基础模型；长距离管道运输二氧化碳的化学腐蚀机理与规律等[5]。

世界上有很多的CCS项目正在运行中，其中开展较早、较有代表性的有3个，即挪威国家石油公司在北海的Sleipner项目、阿尔及利亚的InSalah项目和加拿大的Weyburn项目。这些项目有些将二氧化碳注入海底或地下，有些注入油田，以提高油田的采收率[6]。

挪威国家石油公司在北海开展的Sleipner天然气田CCS项目运行时间最长。该气田于1996年投产，建有世界上第一个工业级二氧化碳捕获设施，是世界上第一个用于温室气体减排目标的二氧化碳封存项目。该项目用醇胺溶剂从天然气中吸收二氧化碳，通过回注钻孔封存于海床3000ft(914m)之下的含盐咸水地层中，处理能力约为100×104t/a。12年中累计减排二氧化碳1000×104t。研究表明，储存的二氧化碳没有异常活动，也没有泄漏迹象。这是世界上首例CCS项目，受到很多国家的重视，先后已有欧盟、挪威、英国、丹麦、荷兰等13个国家或地区的公司或机构参与[6，7]。

加拿大的Weyburn项目始于2000年，位于加

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第11期张卫东等.碳捕集与封存技术的现状与未来

拿大Saskatchewan省东南部的Weyburn油田。封存的二氧化碳是从约200mile(1mile=1.609344km)之外的美国北达科他州Beulah的大型煤气化装置中捕获并输送过来的，用于提高油田采收率，目前每年注入的二氧化碳约150×104t[7]。

位于阿尔及利亚的InSalah项目与Sleipner项目类似。该项目为挪威国家石油公司、英国BP公司和阿尔及利亚国家石油公司的合资项目，也是将从天然气中分离出的二氧化碳注入地下，年注入量约为120×104t[7]。

Shell公司参与了数个大规模的CCS示范项目。其中一项是ZeroGen项目，这是一个计划在澳大利亚开展的低二氧化碳排放的燃煤发电项目；另一个是与挪威政府及Statoil公司合作，在挪威哈尔滕岛开展海上埋存二氧化碳并提高原油采收率的项目。BP公司在阿尔及利亚参与了一个二氧化碳封存量约100×104t/a的合作项目；还宣布在美国加利福尼亚州Car-son建设世界上首套带有CCS系统的工业规模的制氢装置。ExxonMobil公司在美国Wyoming油田开展了CCS现场试验工作。此外，BP、雪佛龙、埃尼、NorskHydro、Pancandian、Shell、Statoil 及Suncor等石油公司还共同合作，开发从大型工业燃烧源中捕获和分离二氧化碳以及把二氧化碳安全储存在地质构造中的新技术[5]。

最值得关注的是法国的Lacq项目。2009年5月，全球第一家经改造而配备CCS的发电厂在位于法国南部的拉克城(Lacq)落成。此项目为道达尔集团开展的一个CCS试验项目。据道达尔内部人士介绍，该项目是世界上首个包含了二氧化碳捕集、运输和地下封存全过程的项目，是世界上第一条完整的“碳捕获与封存链”，其一体化程度前所未有。

道达尔对发电厂的一个煤气锅炉进行了升级，使用氧燃法，用纯氧代替空气，这一燃烧方式产生的废气较少，但二氧化碳含量较高，使得捕集二氧化碳更加容易。所需氧气将由一台每天生产240t 纯氧的低温装置提供，氧气通过管道输送至锅炉。该试验计划将使道达尔能够对氧燃法技术进行工业规模的试验，燃料气和氧气气流将通过管道到达锅炉，这要求对氧燃法工艺采用特殊的燃烧器。二氧化碳含量极高的废气将在一个特殊装置内冷却，然后通过管道输送至一台压缩机。接下来对二氧化碳进行脱水，并注入Rousse天然气田封存起来，二氧化碳的输送方向与Rousse气田的天然气输送方向相反。

Rousse气田的天然气生产已持续了近30年。之所以选择Rousse天然气田，是因为它为长期安全封存二氧化碳提供了最佳条件。废弃天然气储层位于地表以下4500m处，储层之上是一个厚约2000m的黏土泥灰岩密闭盖层，自比利牛斯山脉3000万年前形成以来，该盖层一直保持完好。只有1口井的Rousse天然气田由多孔岩层构成，这样的岩层可以吸收并封存二氧化碳，正如它曾经封存天然气数百万年一样。从Lacq工厂输出的二氧化碳首先被压缩，然后注入储层。在7口观察井和1口注入井中安放了特殊的传感器，以便在二氧化碳注入期间和注入之后监控储层的动态，此外，在地表和地下还安放了传感器和分析装置，以探测异常情况。2009~2010年间，该项目将捕集约15×104t二氧化碳，并将其封存在地下4500m深处的一个枯竭气藏内，相当于将5×104辆汽车排放尾气中的二氧化碳进行捕集、净化、压缩和注入。

Lacq项目是迄今世界上第一个在气体燃烧过程中进行碳捕集的项目。燃料在纯氧环境下进行燃烧，废气中的二氧化碳浓度超过90%，提高了捕集效率，大大节约了成本。Lacq先导试验项目就是要以工业规模来测试这项以后可能会在全世界大规模应用的技术，该技术承载着很大希望，并可能最终被用于处理全球20%~40%的二氧化碳排放[8]。

4.2中国CCS技术研发现状[9~11]

与国际较为先进的CCS技术相比，中国还处于起步阶段，而且大都采用燃烧后捕集方式，工业上的应用也主要是提高石油采收率。目前我国只是在二氧化碳浓度高、比较容易捕集的炼油、合成氨、制氢、天然气净化等工业过程中应用二氧化碳捕集，而钢铁厂和电厂排放的烟道气流量很大，占二氧化碳排放量的40%~50%，但二氧化碳浓度仅为15%左右，体系复杂，因而分离设备体系庞大，能耗高。

不过，近年来中国在CCS的研究上进行了很多工作，从2003年开始政府就参加了相关的领导人论坛。这几年，包括“973计划”、“863计划”在内的国家重大课题都对CCS的研究进行了立项，并取得了重大进展。

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中外能源SINO-GLOBAL ENERGY

2005年，国家开始对CCS技术进行全面规划部署，CCS技术被编入《国家中长期科技发展规划纲要(2006~2020)》。2005年12月，科技部同英国环境、食品与乡村事务部和贸易工业部以及欧洲委员会分别签署了关于CCS技术研发合作的两个备忘录，英国和欧盟承诺将提供资金和技术，帮助中国研发。这次合作分3个阶段来完成，第一阶段是进行能力建设，主要是要识别在中国开展CCS技术的发展路线；第二阶段是开展一个具体项目的可行性研究，在这个过程中要具体地研究关键技术；第三阶段则要在中国建立具有商业性的示范项目。

2006年，二氧化碳强化驱油技术研究被列入“973计划”。2008年，CCS技术作为资源环境技术领域的重点项目被列入国家“863计划”，研究各种技术路线的可行性。尽管投资不大，但起到了一定的导向作用。同时，科技部还选拔一些博士生到欧洲参加研究活动，希望把人才队伍培养起来。

中国石油勘探开发研究院沈平平教授所领导的课题，即“关于中国全国的二氧化碳埋藏和提高采收率的潜力”，经过其团队两年多的努力已经取得了阶段性成果。

除此之外，我国一些能源公司也在CCS方面加大了科研力度。据神华集团北京研究院煤气化研究所所长步学朋介绍，神华集团目前与科技部和国家发改委合作，正在推进一个有关CCS的科研项目。

事实上，我国的二氧化碳捕集和封存并没有仅仅停留在理论研究上，一些企业还在实践中进行了尝试。2008年7月16日，我国首个燃煤电厂二氧化碳捕集示范工程——

—华能北京高碑店热电厂二氧化碳捕集示范工程正式建成投产。经过紧张施工、调试、试生产，目前二氧化碳回收率大于85%，年可回收二氧化碳3000t。电厂燃煤锅炉燃烧后烟气经各种方法脱硫后，其中含有约12%~13%的二氧化碳及其他少量杂质，然后将这些气体送入二氧化碳填料吸收塔，利用一些溶液的化学特性吸收烟气中低浓度的二氧化碳，处理后的仅含少量杂质、大量氮气和水分的净化气直接排向大气。分离、提纯后的二氧化碳纯度达到99.5%以上，项目捕获得到的二氧化碳能够达到食品级的标准，在销售给中间商后，获得了双倍利润。虽然高碑店电厂把捕集的二氧化碳卖掉，并没有封存，也不能算做减排，但是该项目具有重大意义——

—这是我国目前唯一一个在热电厂实现工业级应用碳捕集技术的项目，由华能集团投资、西安热工研究院提供技术支持。这个项目既是2007年“亚太六国”国际框架合作项目中的一项，也被北京市政府看作是“绿色奥运项目”的组成部分，因此其具有技术示范和政治任务的双重内涵，可以说从运行之日起就受到了国内外的关注。

华能的第二个碳捕集项目——

—石洞口第二电厂碳捕获项目已于2009年7月在上海开工，总投资1.5亿元，只捕获不封存，年底建成。预计年捕获二氧化碳10×104t，捕获率80%以上，二氧化碳纯度99.6%以上。该项目也是由西安热工研究院承担，其开发的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集与处理技术已申请国家发明专利。该方法采用化学吸收法进行二氧化碳捕集，在低温条件下用化学溶剂吸收烟气中的二氧化碳，溶液加热时，二氧化碳从化学溶剂中解析出来，得到高浓度的二氧化碳，溶液循环使用。收集的二氧化碳仍然将沿用高碑店模式，加以工业利用。目前全球二氧化碳工业利用量大约是1×108~ 1.5×108t/a。中国目前大约有100家左右的二氧化碳生产企业，生产能力200×104~250×104t/a。一个几十万千瓦的燃煤电厂一年所能捕集的二氧化碳的量约为100×104~200×104t，同目前中国所有企业生产的二氧化碳的量差不多，因此总体来说二氧化碳工业应用的消费量非常有限[12]。

5CCS技术面临的问题

5.1二氧化碳泄漏

CCS技术存在的最大风险是二氧化碳在地质储层中可能发生泄漏。考虑到未来二氧化碳封存的规模可能在亿吨级，如果封存的二氧化碳泄漏到大气中，可能会引发显著的气候变化[5]。此外，还有与二氧化碳管道运输相关联的局部突发的二氧化碳大量释放，若空气中二氧化碳浓度超过7%~10%，则会对人类生命和健康产生直接威胁。地下浅层二氧化碳浓度升高会对植物及土层动物造成致命的影响和地下水污染[1]。

IPCC对目前的二氧化碳封存地点、自然系统、过程系统的模式进行了观测和分析，认为只要处置得当，99%的注入地下的二氧化碳可以历经百年或千年保持稳定。随着时间的推移，预计泄漏到大气中的风险会减小。研究表明，只要选择合适的封存

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第11期张卫东等.碳捕集与封存技术的现状与未来

地点，设计管理得当，二氧化碳可以安全储存长达数百万年[5]。

5.2CCS技术工艺难点

CCS技术成本较高，封存和利用相结合在经济上是可行的技术途径。实现工业废气中二氧化碳的捕集、封存与利用存在以下技术难点。

5.2.1捕获与提纯技术有待改进

要达到经济可行必须对废气中的二氧化碳进行提纯和液化。在捕集二氧化碳的3种工艺中，燃烧后捕集的难点在于二氧化碳只占被处理气体的10%，必须处理大量气体，既不经济，也不节能。而富氧燃烧捕集，燃料在纯氧环境下燃烧，废气中二氧化碳的浓度超过90%，提高了捕集的效率，但降低制氧成本还需要制氧技术的进一步发展。第三种是燃烧前捕集，从工业角度看，这是最复杂的一种工艺，燃料会在蒸汽和空气或氧气中不完全氧化，因此产生一种合成气，这种合成气被转换成二氧化碳和氢气。

目前，火电厂烟道气等气源的净化提纯技术还是世界性难题，加拿大和日本正在试验烟道气二氧化碳提纯技术，但要达到经济上可行的30%～50%的浓度尚需时日[5]。

5.2.2防腐防垢

二氧化碳在运输和储存过程中对金属材质有强腐蚀性，在注入过程中气体与岩层发生化学反应，极易形成水垢堵塞通道，所以必须研究出适合的防腐防垢技术[5]。

5.2.3封存地点的选择

国外注二氧化碳提高采收率的油藏条件大都较好，原油黏度较低，油藏非均质性不是很强，而国内油藏中由于强非均质性和窜流通道而导致的二氧化碳窜流将严重影响波及效率。国内多数油田原油组成的突出特点是蜡、沥青质和胶质含量高，因此在注二氧化碳采油过程中有机固相沉积以及由此引起的油藏伤害，要比国外许多油田严重得多。必须深入研究地质构造、岩石性质以及地理分布，并进行系统实验[1]。

5.3建设和运行成本高昂

CCS技术成本包括捕集、输送与封存3部分，都要消耗大量的能源，成本高昂。IPCC在2005年对发电厂的CCS技术投资进行过估算，应用CCS 技术使发电成本增加约0.01～0.05美元/(kW·h)，但如果项目中包括EOR，会使CCS造成的额外发电成本下降约0.01～0.02美元/(kW·h)[5]。

在大多数CCS系统中，捕集(包括压缩)成本所占比例最大。由于地区差异，不同CCS系统的成本存在较大差异，主要因素包括应用CCS技术的电厂或工业设施的设计、运行和投资，使用燃料的类型、成本和运输距离，二氧化碳的输送地形和输送量，以及封存二氧化碳的类型和特点等。此外，CCS技术的组成部分和系统的绩效与成本的关系仍然存在不确定性。但可以肯定，随着技术的持续进步，CCS技术的成本将逐渐下降[5]。

5.4公众认知度低

据研究表明，公众对CCS技术的认知度不够，CCS技术还没有像其他减缓气候变化方案那样得到普遍认可。实际上，当前应用CCS技术的电厂比没有使用CCS技术的电厂要多消耗25%～50%的能源。进一步发展CCS技术，除了要逐步减少能耗，还必须获得政策法规和财税支持，因此广泛的公众认可基础必不可少[5]。

5.5政府政策

实际上，过去CSS难以施展拳脚并不是因为技术问题，而是政府的配套政策不到位。

早在上世纪90年代，英国科学家就对CCS产生了浓厚兴趣，并一度引领着当时的技术潮流。BP 便是世界上最早开始探索CCS商业化途径的公司之一。但英国政府对该技术始终表现得不冷不热，CCS在英国很难得到政府资助或政策支持。在技术相对领先的欧洲，目前碳捕集成本约为70欧元/t。面对动辄上万吨、甚至百万吨的减排需求，其综合成本是相当惊人的。如果政府不能出台鼓励政策，与企业共担风险，CSS的未来令人堪忧。正因为如此，在得不到政府支持的前提下，几乎没有一家企业愿意单方面投资CCS。

但是，随着全球气候问题愈加严重，近年来各国政府在继续加大新能源投入的同时，也逐渐开始重视CCS。以加拿大为例，过去10年，政府一共为CCS投入了20亿美元的资金。挪威这样的小国更是保持着每年4000万英镑的巨额投入。2009年1月，欧盟正式提议划拨总额12.5亿欧元的专款，为欧洲境内的11座火电厂安装CCS设备。

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中外能源SINO-GLOBAL ENERGY

7结论

①CCS技术被看作是解决全球气候变暖问题的最具发展前景的解决方案之一，世界上许多国家都开展了相关的研究工作。随着研究的不断深入，CCS技术成本将进一步降低，应用前景广阔。

②CCS技术的两大步骤是“碳捕集”和“碳封存”，此外还有“二氧化碳运输”等。碳捕集工艺中最具发展前景的是富氧燃料捕集，但制氧成本的降低还需要制氧技术的进一步发展。通过将二氧化碳封存入油气田，既可以减少二氧化碳排放，又可以提高油气田采收率，实际应用效果得到了肯定，也是我国优先发展的技术方向。

③虽然近几年CCS技术得到了长足发展，但还面临着很多问题。如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂、缺乏相应的政策法规支持等，离真正大规模实际应用仍需相当长的时间。

④我国积极参与温室气体减排行动，密切关注CCS技术进展，同时开展了相关的研究工作，并已着手建立大型的CCS示范工程，相信今后在全球CCS活动中将会发挥更大的作用。

参考文献：

[1]段海燕，王雷.我国石油工业二氧化碳地质封存研究[J].石油

钻采工艺，2009，31(1)：121-122.

[2]NPC.Facing the Hard Truths about Energy[EB/OL].(2007-09

-20).https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/events/npc071807/ pdf-downloads/NPC_Facing_Hard_Truths.pdf.

表3CCS技术应用的未来预测

技术重要性时间预测CO2-EOR技术进一步发展成为基本的封存技术通过进一步提高油藏采收率，增强CCS的安全性和经济效益2010年测量、监控、识别技术CCS实施的必要技术2010年封存场所的选择和风险评估封存地点的适应性评价及决策2010年CO2泄漏补救技术CO2储存过程中的必要技术2010年论证CCS应用于燃煤电站建立CCS电站应用先例2010年

全美CO2封存潜力评估发电站选址问题等2020年前新的低成本碳捕获技术CCS中成本最高的环节2020年前下一代CO2-EOR技术可实现大规模CO2储存增加在限定地质条件下储存有用CO2的规模(3~10倍)2020年一般普通电站应用CCS技术发电厂实现CO2零排放2020年

通过CCS实现海上平台或地下油气田直接生产低碳燃料，并实现油藏或全油田CO2的循环将油藏内部及周边的大多数CO2封存，简化CCS流程，

降低成本，实现从油气资源生产低碳燃料、热、电能

2030年

6CCS技术的未来

2009年投产的法国Lacq项目试验色彩更加浓厚一些，考虑到成本、政策等制约因素，大范围CCS 商业化应用还需数年才能完成。但不可否认，Lacq 项目让我们距离理想更近了一步，化石能源的低碳元年也许就此开启。

欧洲各国已经付诸行动，并且在加速赛跑，要在CCS项目上争当第一。至2015年，欧洲将开展10多个示范性先导项目，并在2020~2030年间，将该技术实现商业化。目前在欧盟各国，如英国、法国、德国、意大利、西班牙、瑞典、挪威、荷兰等都能看到CCS项目的身影，这些国家都是CCS技术的最早探索者和技术拥有者。德国莱茵集团(RWE)、法国道达尔集团、雪佛龙集团、意大利国家电力公司(Enel)、英国石油公司(BP)、英荷壳牌石油公司等著名跨国企业都已宣布了CCS研发计划，这些公司都期待在不久的将来把CCS技术投入商业化运作。

据美国《科学》杂志报道，在美国奥巴马政府高达7870亿美元的经济刺激计划中，34亿美元将用于能源研究，而其中的绝大部分被指定用于化石燃料的研究，资助以工业化规模捕获燃煤电厂或石油精制所产生的二氧化碳，并且深埋于地下的试验项目。这笔经费相当于美国能源部目前每年用于这类研究的经费的5倍。最大的一个计划是捕获北达科他州羚羊谷排放的几百万吨二氧化碳，该项目计划于2009年初破土动工，2012年运行。捕获的二氧化碳将通过管道输送到加拿大的萨斯喀彻省，当地的石油公司将这些二氧化碳注入干枯的油田，以提高石油采收率[13]。

种种迹象表明，各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用，相信CCS一定会有美好的未来。表3给出了CCS技术在未来20年的应用展望[2]。

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第11期张卫东等.碳捕集与封存技术的现状与未来

Carbon Capture and Sequestration Technology

Zhang Weidong 1，Zhang Dong 1，Tian Kezhong 2

(1.School of Petroleum Engineering ，China University of Petroleum ，Dongying Shandong 257061；

2.Exploration and Production Research Institute ，PetroChina Huabei Oilfield Company ，Renqiu Hebei 062552)

[Abstract]Carbon capture and sequestration (CCS)technology is seen as one of the most promising solutions to deteriorating climate changes.As research progresses ，the cost of CCS is set to decline.By operational time ，carbon capture technology can be categorized into pre-combustion capture ，enriched oxygen combustion capture and post-combustion capture technologies ，of which the enriched oxygen combustion capture technology is the most promising.Although it does not directly sequestrate CO 2，CO 2-EOR technology does provide a solution to CO 2sequestration and can also raise the recovery of an oilfield.In recent years ，this technology has found nu -merous applications.China has done a lot of work on the research of CCS technology.The development of this technology has been listed in the country ′s 973Plan and 863Plan.The CO 2capture demonstration project in the Gaobeidian Thermal Power Plant in Beijing has received wide attention from both the domestic and inter -national environmental protection industries.Although substantial advance has been made in CCS technology ，many challenges remain ，such as the leakage of CO 2，technical bottlenecks and high facility construction and operational https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,S technology projects entail high investment.Without legislative and tax incentives offered by the government ，CCS technology can hardly be commercialized.The good news is that as global climate problems worsen ，governments across the globe are putting increasing emphasis on the research ，development and utilization of CCS technology.

[Keywords]CCS technology ；carbon dioxide ；carbon capture ；carbon sequestration ；CO 2-EOR

[3]于欢.CCS 技术开启化石能源低碳元年[N].中国能源报，2009-05-04(08).

[4]白话CCS 技术[EB/OL].(2009-06-09).http://www.chinapower.

https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/newsarticle/1095/new1095022.asp.

[5]李雪静，乔明.二氧化碳捕获与封存技术进展及存在的问题

分析[J].中外能源，2008，13(5)，104-107.

[6]国际上开展的碳捕集与封存项目[EB/OL].(2009-08-11).http:

//https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/ny/nybk/200908/t20090811_199772.html.[7]张丽君.二氧化碳捕集与地下埋存国际进展[J].国土资源情

报，2007(11)：16-21.

[8]二氧化碳的捕集和封存：一项颇具前景的解决方案[EB/OL].

(2008-11-24).http ://https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html, /popu p /download.ip ?locale=zh_CN&file=publication_131.

[9]CCS 技术：改变未来的希望将二氧化碳“变废为宝”[EB/OL].

(2009-04-08).https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/cysc/ny/hgny/200904/08/t20090408_18740103_1.shtml.

[10]CCS 咫尺还是天涯[EB/OL].(2009-06-09).http://www.chinapower.

https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/newsarticle/1095/new1095021.asp.

[11]刘嘉，李永，刘德顺.碳封存技术的现状及在中国应用的研

究意义[J].环境与可持续发展，2009(2)，33-35.

[12]世界最大碳捕获项目在沪开工[EB/OL].(2009-08-06).http:

//https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html, /Website /index.php ?ChannelID =10&NewsID=940.

[13]《科学》：碳捕获研究获巨额经费[EB/OL].(2009-03-04).http:

//https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/zhuan_jia_ping_shu_1113/20090304/t20090304_362946.shtml.

(编辑张峰)

2009年第14卷

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中外能源

SINO-GLOBAL ENERGY

碳捕捉与封存

碳捕捉与封存 链接：https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/baike/2285.html 碳捕捉与封存 百科名片 碳捕捉，就是捕捉释放到大气中的二氧化碳，压缩之后，压回到枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所。吸引力在于能够减少燃烧化石燃料产生的有害气体——温室气体。在世界石油会议（WPC）上，能源行业的老总们都热切希望把它当作一个解决气候将变暖的方案。但是，技术瓶颈仍然存在，大规模发展的价格依然昂贵，让项目进行困难重重。 封存 一个经常被谈及的可能性就是碳捕捉和封存（CCS），也就是把二氧化碳深埋于地下。能源公司对这项技术有着很高的期望。 但是有两个问题。其一是没人知道这项技术是不是真的那么管用（或者说，是不是深埋的二氧化碳不会泄露）。另外一点便是虽然我们还不知道效果如何，可以肯定的一点是CCS技术很贵--它高昂的成本甚至使替代能源都显得十分具有吸引力。 原理 捕捉 “捕捉”碳并不难。二氧化碳和胺类物质发生反应。二者在低温情况下结合，在高温中分离。这样，可以使电厂产生的废气在排放前通过胺液，分离出其中的二氧化碳；之后在适当的地方加热胺液就可以释放二氧化碳。更好的方法是使煤和水发生反应，产生一种二氧化碳和氢气的混合物。在这种混合物中二氧化碳含量比一般电厂废气中的更高，所以更容易分离。之后燃烧的就是纯氢气了。 这套处理工序成本很高，但没有证据表明这个方 碳捕捉 法是没有效果的。丹麦一家使用单乙醇胺做二氧化碳吸收剂的实验厂已经运行了两年。法国的阿尔斯通公司一所设在威斯康星的使用氨水捕捉碳的实验基地也即将建成完工。 埋藏 真正麻烦的是下一个步骤。二氧化碳需要长期埋藏，因此必须达到很多要求。要成功地封存二氧化碳，需要一块在地平面1000米以下的岩体。在这样的深度，压力会将二氧化碳转换成所谓的“超临界流体”，只有这样状态的二氧化碳才不容易泄露。另外，这片岩体还要有足够多的气孔和裂缝来容纳二氧化碳。最后，还需要一块没有气孔和裂缝的岩层来防止泄露。 原文地址：https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html,/baike/2285.html 页面 1 / 1

碳捕集与封存技术的现状与发展分析

碳捕集与封存技术的现状与发展分析 王虎齐 中国电能成套设备有限公司，北京市安德里北街15号100011 The Status of Carbon Capture & Storage and development analysis WANG Hu-qi No.15 Andelibei Street Beijing，China ABSTRACT:Global warming has been more and more serious, carbon capture and storage (CCS) technology in future years will be to solve the greenhouse effect of the main means. Although CCS technology has made good progress, CO2 capture, transportation, storage three links of the development of the technology is very rapid, but still faces many problems, such as the high cost, CO2leaks problems, lack of awareness. At present CCS technology is still in the early stages of development, whether can be expected as CCS to cope with climate change in the important transitional emission reduction technology and be large scale application will depend on various factors. KEY WORD: Carbon Capture and Storage；High Cost；CO2 Leaks Program；Lack of Awareness 摘要：全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存（CCS）技术在未来的若干年后将成为解决温室效应的最主要手段之一。虽然CCS技术取得了长足的进步，CO2捕集、运输、封存三大环节的各种技术发展都很迅猛，但仍面临着很多问题，如成本高昂、CO2泄露问题、认识不足等。目前CCS 技术仍处于发展的早期阶段，CCS 是否能如预期成为应对气候变化中重要的过渡性减排技术并被大规模应用，将取决于多种因素。 关键词：碳捕集与封存；成本高昂；CO2泄露；认识不足 1前言 1896 年，诺贝尔化学奖得主、瑞典化学家 阿伦尼乌斯（S.Arrhenius）提出气候变化的科学假设，认为“化石燃料燃烧将会增加大气中的CO2 浓度，从而导致全球变暖”。2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第四次评估报告，认为气候变化归因于人类活动所排放的温室气体的可能性超过了90%。2009年12 月《联合国气候变化框架公约》第15 次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根的落幕，将全球温升控制在2℃以内的目标作为全球共识写入《哥本哈根协定》（Copenhagen Accord），至此，全球应对气候变化的任务上升到了前所未有的高度，关于如何快速推广应对气候变化新技术的讨论也趋于白热化。 提高能效、发展替代能源（包括可再生能源和核能）和CCS 技术是最为重要的三种减排手段。根据国际能源署（IEA，International Energy Agency）的研究，在2℃温升情景下，2020 年、2030 年和2050 年由提高能效带来的减排量将分别占当年能源相关减排量的65%、57% 和54%。但随着提高能效技术的“天花板效应”逐渐显现、替代能源资源由易开发逐渐转为难开发等原因，CCS 的减排贡献将从2020 年占总减排量的3% 上升至2030年的10%，并在2050 年将达到19%，详见表1。

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议

我国碳捕集、利用和封存的现状评估和发展建议 碳捕集、利用和封存（以下简称“CCUS”）技术是未来全球实现大规模减排的关键技术之一，也是我国实现长期绝对减排和能源系统深度低碳转型的重要技术选择。2016年10月，国务院发布了《“十三五”控制温室气体排放工作方案》，提出“在煤基行业和油气开采行业开展碳捕集、利用和封存的规模化产业示范”、“推进工业领域碳捕集、利用和封存试点示范”，为我国下一步发展CCUS指明了方向。本文在深入研究和调研的基础上，总结评估了“十一五”以来我国CCUS的发展状况，分析了我国推动CCUS发展面临的挑战，提出了中长期推动我国CCUS发展的思路和政策建议。 一、我国发展CCUS的重要意义 CCUS是实现我国长期低碳发展的重要选择。国际上将碳捕集与封存（以下简称“CCS”）1作为实现长期绝对减排的重要措施。在国际能源署（IEA）的2℃情景下，到2050年，CCS将贡献1/6的减排量；2015-2050年间，CCS累计减排占全球总累计减排量的14%，其中中国CCS的减排贡献约占1/3。根据西北太平洋实验室及中国科学院武汉岩土力学研究所的测算，中国当前有超过1600个大型CO2排放源，包括火电厂、水泥厂、钢铁厂等，技术上可实现的碳捕集量超过 1 CCS与CCUS称呼略有不同但实质基本相同。国际上常用CCS，主要包括三个环节，即对二氧化碳进 行捕集、运输和地质封存；中国在此基础上，结合本国实际提出CCUS，在原有三个环节基础上增加了CO2 利用环节，可将CO2资源化利用并产生经济效益，在现有技术发展阶段更具有实际操作性。

38亿吨CO2，而通过强化采油、驱煤层气和盐水层封存等方式可封存的容量分别为10、10和1000亿吨CO2。此外，中国源汇匹配条件好，90%以上的大型碳源距潜在封存地在200公里以内。 CCUS是实现我国煤基能源系统低碳转型的必然选择。我国能源结构以煤为主，虽然近些年国家已经采取了极为严格的控煤措施并取得了显著成效，但预计在未来相当长时间内，煤炭消费总量仍将维持相当规模。例如，从发电用能结构看，即便煤炭占比以每年2个百分点的速度下降，降到30%仍需要15-20年的时间。CCUS同煤基能源的发展具有很好的耦合性，尤其在煤化工、火力发电等行业，尽管当前其实施成本仍较高，但如果碳排放的外部成本能被充分考虑并实现其内部化，将极大提升CCUS在这些行业的应用空间。随着国家对碳排放控制要求的不断提升和能源生产消费革命的积极推进，为实现我国能源系统的绿色低碳转型，CCUS应该也必然会成为煤炭合理化和清洁化利用的一个重要举措。 CCUS是促进我国低碳产业发展的重要支撑。尽管我国CCUS技术的发展起步较晚，但国家对CCUS技术的研发和示范非常重视，过去十几年投入了大量科研经费，推动CCUS技术水平不断提升。在碳捕集、利用和封存各个环节的技术水平上，我国都已经与发达国家处于同一水平线。未来如进一步加大CCUS技术示范力度，促进技术应用成本的不断下降，能逐步实现技术的规模化应用，不仅有助于我国在低碳技术领域占据国际制高点，更能带动相关低碳产业的发展和壮大。 CCUS是提升我国能源安全的积极动力。我国政府特别强调要加

浅析碳捕集与封存技术

浅析碳捕集与封存技术 黄丹 20090390105 （郑州大学09级化工与能源学院热能与动力工程一班） 1.摘要 [Abstract] 全球气候变暖问题已经越来越严重，碳捕集与封存(CCS)技术被看作是最具发展前景的解决方案之一，随着研究的不断深入，CCS技术成本将进一步降低。碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集，其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。我国在CCS技术的研究上进行了大量工作，CCS技术已被列入“973计划”和“863计划”，但仍面临着很多问题，如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。好在种种迹象表明，随着全球气候问题的加剧，各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用。 【关键词】 CCS技术二氧化碳碳捕集封存 Carbon Capture and Sequestration Technology [Abstract] Carbon capture and sequestration (CCS) technology is seen as one of the most promising solutions to deteriorating climate changes. As research progresses，the cost of CCS is set to decline. By operational time，carbon capture technology can be categorized into pre-combustion capture，enriched oxygen combustion capture and post-combustion capture technologies，of which the enriched oxygen combustion capture technology is the most promising. China has done a lot of work on the research of CCS technology. The development of this technology has been listed in the country′s 973 Plan and 863 Plan. Although substantial advance has been made in CCS technology ，many challenges remain，such as the leakage of CO2，technical bottlenecks and high facility construction and operational costs. The good news is that as global climate problems worsen，governments across the globe are putting increasing emphasis on the research，development and utilization of CCS technology. [Keywords] CCS technology；carbon dioxide；carbon capture；carbon sequestration 2引言 全球气候变暖问题已经越来越严重，目前二氧化碳在大气中的含量水平为百万分之三百八十五，而其正以每年3%的速度增长。按这个速度发展，到2100年，空气中的二氧化碳的聚集量将达到百万分之一千一百，温室效应造成的高温将不适合任何动物的生存，人类社会则将在这一进程中崩溃。然而，时至今日，全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石能源。水电和核能虽然成本并不高，但环境条件限制了其发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源，虽然环保前景喜人，但受高成本和技术不成熟等客观因素制约，这些新能源完全取代传统的化石能源仍处于探索阶段，真正做到大规模商业化开发还需很长时间。因此，发展可靠技术、减少化石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”。

碳捕集与封存技术_CCS_成本及政策分析_张建府

1前言 当前，减排CO 2的呼声日益高涨，其主要排放源是化石燃料的使用。根据国际能源署(IEA)的统计，2008年世界能源需求中，化石能源占到约80%的比例[1]。由于煤炭利用的成本比石油、天然气低很多，且从全球能源储量分布情况来看煤炭资源较为丰富，因此，可以肯定未来一段时期内煤炭利用总量仍将持续增长。特别是像中国、印度等国家煤炭比例占绝对优势，经济的快速增长及对能源安全的考虑都将促进对煤炭的利用。在未来相当长的时间内，我国的一次能源仍将以煤为主。 近年来，国内用于发电的煤炭量占到煤炭消耗总量的一半以上。燃煤发电企业作为CO 2排放的重要来源之一，面临的环保压力逐年增大。在这种形势下，国内相关企业、研究机构积极致力于燃煤发电领域各种CO 2减排技术的研究，包括燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集及纯氧燃烧等。其中，燃烧前碳捕集技术在电力行业中主要应用于整体煤气化联合循环(IGCC)发电厂。 IGCC 发电技术被认为是目前世界上最清洁的燃煤发电技术，其粉尘、SO 2、NO x 等污染物接近零排放。目前，美、欧、日均已建成IGCC 示范电站，并 拟在示范成功之后逐步推广。IGCC 发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且可以实现燃烧前脱除CO 2，以较低的成本实现 CO 2减排。在未来减排温室气体，应对全球气候变化的过程中，IGCC 具有广泛的应用前景。 本文以从IGCC 电站捕集CO 2，并通过管道运输至油田用于强化采油为例，分析得出IGCC 电站进行碳捕集与封存(CCS)的CO 2减排成本，提出CCS 在中国推广应用的相关政策建议。 2案例分析 2.1IGCC 电站CO 2减排成本 在本文的案例分析中，IGCC 电站设计输出功率为400MW 级，整个系统主要包括空分单元、气化单元、净化单元及动力单元，所选用设备均基于现有技术，气化炉选用水煤浆气化技术，燃气轮机选用F 级燃机，粗煤气净化采用湿法净化工艺，空分系统选用独立的低压空分系统。在进行经济性估算时，假设电厂建设周期为3年，从2007年1月开始 碳捕集与封存技术(CCS)成本及政策分析 张建府 (中国华能集团绿色煤电有限公司，北京100098) 摘要 当前，减排CO 2的呼声日益高涨。在未来相当长的时间内，我国一次能源仍将以煤为主，而用于发电的煤炭量占到煤炭消费总量的一半以上，已成为国内CO 2排放的重要来源。整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术不仅具有燃料来源广、发电效率提升空间大等优点，而且能以较低的成本实现CO 2减排。以IGCC 碳捕集结合强化采油为例，分析碳捕集与封存(CCS)全过程CO 2减排成本。结果表明，在IGCC 电站进行碳捕集结合强化采油的情景下，捕集CO 2的IGCC 系统的发电成本低于不捕集CO 2的IGCC 电站的发电成本。CO 2减排成本主要受井口油价及CO 2利用率影响，当井口油价超过14.642美元/bbl 时，CO 2减排成本为负值。CCS 的发展将经历示范、扩大规模和商业化三个阶段，针对不同的发展阶段，政府应分别采取相应的政策措施。在示范阶段，应加强对相关技术研究的支持，提供财政补贴；在扩大规模阶段，应重点采取财政补贴措施，并配以CCS 发电配额标准和CCS 电力贸易体系；在商业化阶段，政府已无需继续提供财政补贴，而CCS 发电配额标准和认证贸易体系仍将是一个有效的方法。 关键词CO 2减排 碳捕集与封存强化采油发电成本政策措施 作者简介：张建府，工程师，2009年获得清华大学热能工程系工学硕士学位，曾参与国内第一台IGCC 电站的技术研发工作。 E-mail ：jf.zhang@https://www.wendangku.net/doc/d19081381.html, SINO-GLOBAL ENERGY ·21· 第3期

CCUS(碳捕获)专项规划

“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展 专项规划 碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源的低碳利用，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《科技纲要》）将“主要行业二氧化碳、甲烷等温室气体的排放控制与处置利用技术”列入环境领域优先主题，并在先进能源技术方向提出“开发高效、清洁和二氧化碳近零排放的化石能源开发利用技术”；《国家“十二五”科学和技术发展规划》（以下简称《规划》）提出“发展二氧化碳捕集利用与封存等技术”。《中国应对气候变化科技专项行动》、《国家“十二五”应对气候变化科技发展专项规划》均将“二氧化碳捕集、利用与封存技术”列为重点支持、集中攻关和 1

示范的重点技术领域。 为贯彻落实《科技纲要》和《规划》的部署，配合国务院《“十二五”控制温室气体排放工作方案》有效实施，统筹协调、全面推进我国二氧化碳捕集、利用与封存技术的研发与示范，特制订《国家“十二五”碳捕集、利用与封存（CCUS）科技发展专项规划》。 一、形势与需求 （一）碳捕集、利用与封存是应对全球气候变化的重要技术选择 全球气候变化问题日益严峻，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一，削减温室气体排放以减缓气候变化成为当今国际社会关注的热点。有关研究显示，未来几十年化石能源仍将是人类最主要的能量来源，要控制全球温室气体排放，除大力提升能源效率、发展清洁能源技术、提高自然生态系统固碳能力外，CCUS技术将发挥重要的作用。IPCC估算，全球CO2地质封存潜力至少为2000亿吨，到2020年全球CO2捕集潜力为26-49亿吨/年。 2

碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS)

碳收集中的二氧化碳捕获封存技术(CCS) CO2作为含碳能源消耗过程中产生的最主要温室气体，设法对其进行节能减排而捕捉和封存成为各国关注的焦点。本文综述了碳捕获和碳封存的技术方法，以及CCS技术在储存方面存在的问题。 CCS技术概述 二氧化碳（CO2）捕获和封存技术（Carbon Capture and Storage）简称CCS技术。CCS 技术是减少排放二氧化碳，迈向低碳，应对全球气候变暖的重要手段。 CCS技术是将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段，将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。通过此过程，CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中，或是用于工业流程。 它主要用于处理大型的CO2点源排放，例如大型化石燃料或生物能源设施，主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂等。 CCS技术目前仍有很多亟待解决的问题，包括： ①二氧化碳的永久安全埋存； ②二氧化碳能否对环境产生负面影响，特别是生物多样性； ③如何采取国际协商一致的程序以独立核查监测二氧化碳的相关活动； ④怎样降低碳捕集埋存的成本，以大规模实施这一技术等。

找到解决这些问题的方法需要进行相应的工业实践及理论研究。 在理论上，CO2的捕获封存技术包含了捕获和封存两个方面。碳捕获分为燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获。碳封存方式有地质封存、工业利用、矿石碳化及生态封存等，其中地质封存是主流方式。 碳捕获 1.燃烧前捕集技术 燃烧前捕集技术的反应阶段如下： 首先化石燃料先同氧气或者蒸汽反应，产生以CO2和H2为主的混合气体（称为合成气）。 待合成气冷却后，再经过蒸汽转化反应，使合成气中的CO转化为CO2，并产生更多的H2。 最后，将H2从CO2与H2的混合气中分离，干燥的混合气中CO2的含量可达15%～60%，总压力2～7MPa。 CO2从混合气体中分离并捕获和存储，H2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。这一过程也就是考虑了碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电（IGCC）。 从CO2和H2的混合气中分离CO2的方法包括：变压吸附、化学吸收、物理吸收（常用于具有高的CO2分压或高的总压的混合气的分离）、膜分离（聚合物膜、陶瓷膜）等。

碳捕捉与封存(CCS)技术

1.碳捕获和存储技术研究进展 一、前言 政府间气候变化专门委员会(IPCC)在第三次评估报告¨中指出，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。而这一气候变化的发生是与大气中温室气体的增加所产生的自然温室效应紧密联系的。CO2是其中对气候变化影响最大的气体，它产生的增温效应 占所有温室气体总增温效应的63％，且在大气中的留存期最长，可达到200年。 一系列的研究表明全球气候变化对自然生态系统造成重大影响，进而威胁到人类社会的生存和发展。为了应对气候变化可能带来的不利影响，20世纪80年代末以来，国际社会对气候变化问题给予了极大的关注和努力。1992年通过的《联合国气候变化框架公约》(以下简称公约)表达了国际社会应对气候变化挑战的行动意愿，是为解决气候变化问题建立的基 本国际政治和法律框架。1997年通过的《京都议定书》(以下简称议定书)规定了2008-2012年全球减少排放温室气体的具体目标，提出了发达国家减少温室气体排放的量化指标，该议定书已于2005年2月16日正式生效。 为了尽可能减少以二氧化碳(CO2)为主的温室气体排放，减缓全球气候变化趋势，人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作，从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效的解决途径。近年来兴起的二氧化碳捕获与封存(ccs)技术成为研究的热点和国际社会减少 温室气体排放的重要策略。 二、碳捕获和存储的科学和方法学问题 碳捕获和存储的种类很多，本文主要介绍地质碳捕获和存储(包括陆地地质结构和海底以下地质结构)及海洋碳捕获和存储。海洋碳捕获和存储主要有2种方式：一是将CO2通过固定管道或移动船舶注入或溶解到水柱中(通常在地下1 km)；二是通过固定管道或离岸平台 将其存放于深于3 km的海底。海洋碳捕获和存储及其生态影响仍处于研究阶段，因此，国际社会推动的只是地质碳捕获和存储，本文也不对海洋碳捕获和存储的技术及影响进行研究。 另外，地质碳捕获和存储与陆地、海洋生态系统的固碳是不同的，陆地、海洋生态系统对CO2的吸收是一种自然碳捕获和存储过程。陆地和海洋植物在其生长过程中，需要利用CO2合成有机物，它们能够在一定的浓度范围内吸收CO2。 2.1 碳捕获和存储的概念

二氧化碳捕集、利用与封存技术20160404

二氧化碳捕集、利用与封存技术调研报告 一、调研背景 为减缓全球气候变化趋势，人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作，从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效地减少以二氧化碳为主的温室气体排放的解决途径。中国作为一个发展中国家，在自身扔面临发展经济、改善民生等艰巨情况下仍然对世界做出了到2020年全国单位国内生产总值CO2放比2005年下降40%至45%的承诺，这将会给中国的能源结构产生深渊的影响，也将会给经济发展带来一场深刻的变革。 二、CCUS技术与CCS技术对比 CCS（Carbon Capture and Storage，碳捕获与封存）技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段。潜在的技术封存方式有：地质封存（在地质构造种，例如石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。 CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕集、利用与封存）技术是CCS技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存。与CCS相比，可以将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操作性。 中国的首要任务是保障发展，CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上，该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的，中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。 三、二氧化碳主要捕集方法 目前主流的碳捕集工艺按操作时间可分为3类———燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集（燃烧中捕集）。三者个有优势，却又各有技术难题尚待解决，目前呈并行发展之势。 燃烧前捕集技术以煤气化联合循环（IGCC）技术为基础，先将煤炭气化呈清洁气体能源，从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来，捕进入燃烧过程。而且二氧化碳的浓度和压力会因此提高，分离起来较为方便，是目前运行成本最低廉的捕集技术，问题在于，传统电厂无法用这项技术，而是需要重新建造专门的OGCC电站，其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。 燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，这一技术路线对传统电厂烟气中的二氧化碳进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可分为化学吸收法、物理吸收法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好，受厂商重视程度也最高，但设备

二氧化碳的捕集与封存技术

863计划资源环境技术领域重点项目 “二氧化碳的捕集与封存技术”课题申请指南 一、指南说明 全球气候变暖已成为国际热点问题，二氧化碳因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少二氧化碳排放，降低大气中二氧化碳浓度，是人类面临的共同难题。研究开发具有我国自主知识产权的、经济高效的二氧化碳捕集与封存技术，推动二氧化碳减排，对于实现我国社会经济可持续发展和营造良好的国际环境具有重要意义。 本项目针对二氧化碳减排的迫切需求，瞄准国际技术前沿，研发吸附、吸收等二氧化碳捕集技术，探索二氧化碳封存技术，为我国二氧化碳减排提供科技支撑，项目下设3个课题。 二、指南内容 课题一、二氧化碳的吸收法捕集技术 研究目标： 研发先进实用的CO2高效吸收溶剂、吸收塔填料以及新型高效吸收分离设备和分离技术，发展CO2吸收分离过程模拟和集成优化新技术，通过关键技术的突破，着重研究解决CO2捕集的高能耗和高费用问题，进行中间试验并进行技术经济与风险评价，形成具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的技术方案。 研究内容： （1）新型高效吸收溶剂的研制 针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，采用分子模拟、分子设计和

实验研究相结合的方法开发高性能、低能耗和低腐蚀性的化学、物理及化学物理耦合吸收溶剂。测定其中CO2的吸收溶解度和吸收-解吸动力学，建立相应的溶解度和动力学模型，研究吸收性能和溶剂分子结构的定量关系，根据不同气体情况研制和优化溶剂体系，并进行硫、碳一体化脱除、以及膜—吸收耦合等新技术的探索性研究。 （2）特大型吸收设备强化和过程优化 通过先进的实验测量技术、计算流体力学模拟和实验相结合的方法，研究特大型分离设备强化的途径,研制高效吸收塔填料等塔内构件；发展CO2吸收分离过程模拟优化技术，研究节能降耗的新流程，继而形成吸收法捕集CO2的集成技术方案及开发平台。进行中间试验，获取工艺和能耗数据，进行技术经济与风险评价。 主要考核指标： （1）针对燃煤电厂等工业的CO2排放源，研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收溶剂。 （2）研发1～2项具有自主知识产权的、国际先进水平的高效吸收塔填料。 （3）通过过程模拟优化和中间实验，形成1～2种具有自主知识产权的吸收法捕集CO2的新技术。 （4）中间试验规模和指标： 常压（1bar），试验规模为吸收塔径≥200mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含8－15％的CO2的情况下对CO2的循环吸收量≥50～60克/升； 中高压（≥20bar），试验规模为吸收塔径≥60mm，气体处理量≥60万标准立方米/年，对溶剂的指标要求是在气体含30～40％CO2的情况下对CO2的吸收量≥37～50克/升；

碳捕集与封存( CCS)简介

碳捕集与封存（CCS）简介 碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）是指将大型发电厂、钢铁厂、水泥厂、 化工厂等排放的二氧化碳收集起来并封存而与大气隔绝的一种技术。CCS是为了实现温室气体减排、 应对全球气候变化而开发的一项新技术，其重要意义在Array于：它是在继续利用煤、石油等化石能源的同时实现CO2 近零排放的唯一有效技术。 CCS技术包括CO2捕集、运输以及封存三个环节， 每个环节都已有成熟技术，但在串联起来应用于大规模 CO2减排时尚需要通过各种途径降低成本，包括进行技术 改造和将所捕集的一部分CO2提供利用，如用于提高石 油采收率等。 二氧化碳捕集 二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuel combustion）、燃烧后捕集（Post-combustion）。 燃烧前捕集 目前主要采用IGCC（整体煤气化联合循环）发电系统。其过程是在燃烧之前将煤气化成煤气并 净化除去CO2、H2S、NOx及粉尘等，再将煤气分离得到得到H2和CO2。H2作为燃气轮机的燃料，CO2经脱水和压缩后提供封存。伴生的高温废气再利用来产生蒸汽供蒸汽轮机发电。该技术的捕集系统小，效率高、用水少、环保（同时实现脱碳、脱硫、脱硝和除尘），还可与煤化工相结合，实现电、热、化工产品（氢气、甲醇、烯烃）等多联产。IGCC的研发已列入我国“十一五”发展规划纲要和863计划重大项目。 富氧燃烧 采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中占大比例的氮气（N2）脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。该技术目前尚处于研发阶段，最大的难题是制氧技术的投资 和能耗太高。

低碳经济背景下我国碳捕集_利用与封存技术研发与示范分析研究

０引言 我国能源以煤为主，能耗总量大，根据国家统计局统计公报，我国２０１２年全年能源消费总量为３６．２亿吨标准煤，比上年增长３．９％。随着我国经济的高速发展，对能源特别是化石燃料能源的需求迅猛增长。而减少碳排放是我国发展低碳经济的必然途径，我国的能源结构决定了碳捕集、利用与封存（ＣａｒｂｏｎＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅ，简称ＣＣＵＳ）技术是我国应对气候变化的一项重要战略选择。 １我国碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）技术发展现状我国ＣＣＵＳ各环节的技术研发取得了显著进展，企业积极开展ＣＣＵＳ研发与示范活动，已建成多个万吨以上级ＣＯ２捕集示范装置。 １．１我国ＣＯ２捕集技术研发与示范发展现状 我国成功的开展了ＣＯ２捕集研发与示范活动，并且在ＣＯ２资源化利用研发等技术环节有自主知识产权的技术，形成了自身的技术特点（见表一）。 １．２我国ＣＯ２资源化利用技术研发与示范发展现状 目前，我国企业在ＥＯＲ、ＥＣＢＭ、微藻生物能源、化工合成等领域都开展了初步的研发和示范工作（见表二）。 １．３我国全流程ＣＣＵＳ技术集成与示范发展现状 截至２０１１年，我国有１３个ＣＣＵＳ试验示范项目已建成，甚至有些关键技术已经达到世界先进水 低碳经济背景下我国碳捕集、利用与封存技术研发与示范分析研究 ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣａｒｂｏｎＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅｉｎＣｈｉｎａｕｎｄｅｒｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆＬｏｗＣａｒｂｏｎＥｃｏｎｏｍｙ 杨锦琦 ＹａｎｇＪｉｎｑｉ （江西省社会科学院，江西南昌３３００７７） （ＪｉａｎｇｘｉＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｏｃｉａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＪｉａｎｇｘｉＮａｎｃｈａｎｇ３３００７７） 摘要：二氧化碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）技术是一项新兴的，被广泛认为是应对全球气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一，应积极进推动我国ＣＣＵＳ技术的研发与示范，制定权责清晰的ＣＣＵＳ安全法律法规等。 关键词：碳捕集、利用与封存（ＣＣＵＳ）；减排技术；应对气候变化 中图分类号：Ｆ０６２．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７９２（２０１４）０５－０２０３－０４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃａｐｔｕｒｅ，ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅ（ＣＣＵＳ），ａｎｅｍｅｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｓｗｉｄｅｌｙｃｏｎｓｉｄ－ｅｒｅｄａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏａｄｄｒｅｓｓｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｎｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｗｅｓｈｏｕｌｄａｃｔｉｖｅｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＣＣＵＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ，ａｎｄｌａｕｎｃｈｒｅｌａｔｉｖｅｌａｗｓａｎｄｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｃｌｅａｒｒｉｇｈｔｓａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＣａｐｔｕｒｅ，ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｔｏｒａｇｅ（ＣＣＵＳ）；ＣａｒｂｏｎＤｉｏｘｉｄｅＥｍｉｓｓｉｏｎＡｌｌｅｖｉａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＲｅｓｐｏｎｓｅｔｏＣｌｉｍａｔｅＣｈａｎｇｅ低 碳 经 济 背 景 下 我 国 碳 捕 集、利 用 与 封 存 技 术 研 发 与 示 范 分 析 研 究

碳捕获与封存法律制度研究

碳捕获与封存法律制度研究 摘要：二氧化碳本身并不属于有毒有害物质，但若空气中的二氧化碳含量过高，就会产生很多不利的影响。本文结合我国的国情，提出完善碳捕获与封存法律制度的建议。 关键词：碳捕获与封存；现状建议每一项技术的发展都需要法律的推动，当前，我国对碳 捕捉与封存制度的研究尚不完善，需要引起更多的关注。 、碳捕捉与圭寸存的概念 碳捕获与封存，指的是将工业及其他相关的能源产业中， 所产生的二氧化碳进行分离，运输并把它封存在地质构造中，使他与大气长期隔离的一个过程。 碳捕获与圭寸存包含的环节主要是。①成功捕获工业厂房、 发电厂等排放的二氧化碳。②把捕捉到的二氧化碳进行压缩，并运输到指定地点。③运用一定的技术方式，将二氧化碳存储于地下，与外界隔绝。 碳捕获与封存主要应用于发电厂，以减少在发电过程中 所燃烧的矿物燃料所产生的二氧化碳的排放，解决在以煤炭 和天然气为燃料的工厂里的过量排放。同时，在水泥、石油、化工、钢铁等二氧化碳排放量高的行业也可适用。 对于二氧化碳的地质圭寸存，其方式也有很多。主要包括 以下几点：①目前为使石油的采收率得以提高而遭到废弃或者是已经衰退的油田；②已经废弃的天然气田；③含盐层，该岩层埋藏较深，且世界上有着大范围的此类岩层；④玄武岩层等其他可用来储存二氧化碳的岩层；⑤不能够进行开采的煤层。

碳捕获与封存是一个连贯的过程，它需要各个部门及方 便的综合考量，协调工作。 、我国的立法现状及问题一）我国的立法现状 我国针对碳捕获与封存法律制度的提出，主要是基于发 展新能源，完成减排目标，改善生存环境等发展战略。作为 个煤炭消耗大国，面对当前我国国内法关于碳捕获与封存的法律规定仍然处于真空的状态，完善相应的法律法规是我们亟待解决的问题。 2013 年4 月，我国发改委下发的《关于推动碳捕集、利 用和封存试验示范的通知》，主要是要加强我国对于目前存在的碳捕集与利用，以及对碳封存中存在的安全隐患进行考量，制定相应的法律法规，规范我国碳捕获、利用与封存。 同时，在十八届四中全会上提出的《关于全面推进依法治国若干重大问题决定》，再次强调了在能源范围内立法的重要性，制定并完善我国关于能源的法律法规。 二）我国碳捕获与封存法律制度的问题 1.碳捕获与封存法律法规不健全当前我国的CCS技术仍处于不断进 行尝试的阶段，法律 法规中，关于碳捕获与封存的规定少之又少。对于碳捕获与封存的理解，仍是一个新兴的概念，并且其经济的前瞻性还有待观察，并且对未来环境所造成的长期影响也尚不能准确评估。因此，我国对CCS项目的开展，人处于对其可行性的研究阶段，缺少实践性，尚未制定相应的政策、法律对其进行规范保障。 2.碳捕获与封存中存在的技术风险 虽然CCS的应用能够减少空气中大量的二氧化碳，但若 对其进行大规模的推广与应用，仍存在很多的风险性及技术 问题。一是成本太高，根据有关统计，利用CCS技术，每处理一吨的二氧化碳，至少要花费八十到一百美元，建造一个运用CCS技术的电厂，至少要十三亿美元。此外，二氧化碳在运输、储存过程中可能，面临

碳捕捉与封存ccs

CCS（Carbon Capture and Storage)技术示意图 CCS是稳定大气温室气体浓度的减缓行动组合中的一种选择方案。 CCS具有减少整体减缓成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力。CCS的广泛应用取决于技术成熟性、成本、整体潜力、在发展中国家的技术普及和转让及其应用技术的能力、法规因素、环境问题和公众反应。CO2的捕获可用于大点源。CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中，或是用于工业流程。CO2大点源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂。潜在的技术封存方式有：地质封存（在地质构造中，例如石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。

碳捕集 CCS（Carbon Capture and Storage)技术示意图 CCS技术由碳捕集和碳封存两个部分组成。其中，碳捕集技术最早应用于炼油、化工等行业。由于这些行业排放的CO2浓度高、压力大，捕集成本并不高。而在燃煤电厂排放的CO2则恰好相反，捕集能耗和成本较高。现阶段的碳捕集技术尚无法解决这一问题。 碳捕集技术目前大体上分作三种：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集。三者各有优势，却又各有技术难题尚待解决，目前呈并行发展之势。哪一种先取得突破，哪一种就会成为未来的主流。 燃烧前捕集技术以IGCC（整体煤气化联合循环）技术为基础：先将煤炭气化成清洁气体能源，从而把CO2在燃烧前就分离出来，不进入燃烧过程。而且，CO2的浓度和压力会因此提高，分离起来较方便，是目前运行成本最廉价的捕集技术，其前景为学界所看好。问题在于，传统电厂无法应用这项技术，而是需要重新建造专门的IGCC电站，其建造成本是现有传统发电厂的两倍以上。 燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，北京高碑店热电厂所采用的就是这条技术路线。这一技术路线对传统电厂烟气中的CO2进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可以分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好，受厂商重视程度也最高，但设备运行的能耗和成本较高。 事实上，由于传统电厂排放的CO2浓度低、压力低，无论采用哪种燃烧后捕集技术，能耗和成本都难以降低。如果说，燃烧前捕集技术的建设成本高、运行成本低，那么燃烧后捕集技术则是建设成本低、运行成本高。 富氧燃烧捕集技术试图综合前两种技术的优点，做到既可以在传统电厂中应用，排出的CO2的浓度和压力也较高。由于该技术主要着力在燃烧过程中，也被看作是燃烧中捕集技术。与

CO2的捕集与封存

CO2的捕集与封存技术 摘要：温室气体过量排放严重威胁着人类的生存和发展，CO2的减排措施迫在眉睫。近年来兴起的碳捕集与碳封存(CCS)技术被看做是最具发展前景的解决方案之一。本文从燃烧前、富氧燃烧、燃烧后捕集技术和封存技术介绍全球二氧化碳捕集与封存技术发展现状及示范项目实施情况。针对传统二氧化碳捕集与封存技术的不足，介绍了目前最具发展潜能的新兴的二氧化碳捕集与封存技术。 关键词：温室气体；CO2；碳捕集与封存 二氧化碳是温室气体的主要成分，对温室效应的贡献占60%以上，而人类活动中CO2的产生主要来自于工业排放。据调查显示：近几年CO2平均每年放量在300亿吨以上，其中40%来自电厂，23%来自运输行业，22%来自水泥厂[1]。CO2由于其生命期可长达200年，对气候变化影响最大，因此被认为是全球气候变暖的首要肇事者，成为全球减缓温室气体排放的首要目标。近年来兴起的CO2捕集封存技术则日趋得到人们关注，成为各个国家竞相研究的热点以及国际社会应对气候变化的重要策略。碳捕获和存储技术是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程，从而减少CO2的排放。科学家预测到2050年，CCS 技术可以减少全球20％的碳排放。 1CCS技术的发展现状 CCS技术是指将二氧化碳从相关排放燃烧源捕获并分离出来，输送到油气田、海洋等地点进行长期(几千年)封存，从而阻止或显著减少温室气体排放，以减轻对地球气候的影响。目前，处于研究阶段、工业试验或工业化应用的封存场所主要有深度含盐水层、枯竭或开采到后期的油气田、不可采的贫瘠煤层和海洋[2]。 目前按燃烧工艺划分二氧化碳捕集技术可以有燃烧前、富氧燃烧、燃烧后等三个主要发展方向。二氧化碳封存技术可分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、CO2 驱油、CO2驱煤层气、枯竭气田注入、天然气生产酸气回注等六个方向。现有二氧化碳捕集与封存技术各具特点同时也都有其发展的局限性，每个发展方向都有与之对应的大规模集成示范项目。目前全球很多地方都开展了二氧化碳捕集与封存的大规模集成

碳捕集和储存技术的现状与未来

在低碳经济的大背景。Ｆ，ＣＣＳ有着帮助煤电等行业实现零排放昀巨大潜力．但同时，作为 一项谶未成熟的技术叉两瞒种种不确定性和撬战。７解并跟踪这一葡沿技术在国际ｌ二的发矮 与泣ｍ。并积极作好栩区的准备。是中毽能源企业在减捧方两随当考虑的一步。 碳捕集和储存技术的现状与未来口埃森哲大中华区资源事业部董事总经理丁民丞 埃森哲大中华区资源事业部高管吴缨 低碳经济背景下ＣＣＳ减排技术的发展潜力 气候变化的现实性和减排温室气体现状的严峻性 全球气候变暖已是不争的事实。如果情况持续恶化，到本世纪末，地球气温将攀升至二百万年来的最高位。引发全球气候变化的主要原因是，过去一百多年间，人类一直依赖石油煤炭等化石燃料来提供生产生活所需的能源，燃烧这些化石能源排放的二氧化碳（ＣＯ：）等温室气体，使得温室效应增强。 如果将全球温室气体排放量按行业统计，发电行业是最大的排放源，它还将是在２０５０年前增长最快的排放源。而燃煤发电又是发电行业中碳排放的最主要来源。全球发电行业燃煤发电占４０％。由于其储量巨大并且价格低廉，燃煤发电还将延续增长的趋势，中国和印度的速度尤其惊人。照这样的趋势发展，到２０３０年，全球发电总量将比现在增加一倍而达到３３万亿千瓦时（如图ｌ中“参考”一栏所示），煤炭仍将是主要发电燃料。 由此可见，碳减排要获得突破性进展，需要发电方式的根本性转变。目前， 可再生能源和核电已经站在应对气候变 化的前列，但这些替代发电方式要达到 规模经济尚需时日，而现实是紧迫的，全 球有大量的化石燃料电厂在运行，发展 中国家如印度和中国，新建电厂仍以化 石燃料为主。这就需要找到一种针对化 石燃料发电的脱碳解决方案。 缓解全球变暖的关键是减少ＣＯ， 的排放，在减少ＣＯ：排放的过程中，发电 厂所肩负的责任最为重大，而在煤电当 道，替代发电无法短期内实现规模效应 的情况下，碳捕集和储存（ＣＣＳ）技术应 运而生。 ＣＣ９是一种值得继续推广的ＣＯ， 减排技术 对于ＣＣＳ的定义有许多，目前被广 泛接受的定义是“一个从工业和能源相 关的生产活动中分离二氧化碳，运输到 储存地点，长期与大气隔绝的过程”。 ＣＣＳ的产业链由四部分组成，即（１）捕 获、（２）运输、（３）存储和监测，还可用 于（４）增强石油采收率（ＥＯＲ）。通俗而 言，ＣＣＳ就是在二氧化碳排放之前就对 其捕捉，然后通过管线或船舶运到封存 地，最后压缩注人地下，达到彻底减排的 目的。 高度依赖燃煤的发电模式仍将持 续，而ＣＣＳ是目前此种模式下已知的唯 一可行的技术解决方案。燃煤燃气发电 产生的ＣＯ：经过ＣＣＳ技术可以消除高 达９０％。要实现从现在高碳的发电方式 转变为未来零排放发电的低碳目标， ＣＣＳ潜力巨大，除了可以减少排放，ＣＣＳ 还可以通过提高煤炭利用率，从而有助 于这些国家实现更大的能源安全。 现在，行业内和各国政府对ＣＣＳ技 术的可行性有着越来越多的共识，ＣＣＳ 自２０００年起迅速发展到现在，已成为广 受重视的解决气候变化的重要技术。国 际能源机构（ＩＥＡ）在２００８年世界能源 展望中提出的蓝色情景分析中预测，到 ２０５０年ＣＣＳ将对燃煤和燃气发电厂有 重大贡献。各国政府也对此做出响应，纷 纷设立专项资金，以供发展ＣＣＳ技术之 用。其中包括欧盟提供的８０亿美元，澳 大利亚ＣＣＳ旗舰计划的２０亿美元，以 及奥巴马政府刺激计划中用于ＣＣＳ的 ２４亿美元。在最近刚刚通过的《美国清 洁能源与安全法案》中，也特意将分派 给各公司用于温室气减排的补助中的 ２６％专门用于资助ＣＣＳ等公共项目。 ２００９１１中国电力企业管理１ ５