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中国能建:探索绿色低碳的发展路径

时间:[2020-05-21 ] 信息来源:中国能源建设集团有限企业
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   随着全球气候变暖日益加剧,二氧化碳的排放问题受到了世界普遍关注,越来越多的国家意识到控制二氧化碳排放的重要性,低碳经济、“碳减排技术”逐渐走进公众视野。在能源低碳领域,我国对二氧化碳捕集、利用与封存技术发展极为重视,在一系列重大科技规划中,均将其列为重点支撑、集中攻关和示范的重点技术领域,“发展二氧化碳捕集利用与封存技术”被正式写入我国《国家“十三五”科学和技术发展规划》。

 
  2019年5月15日,由中国能建广东院(以下简称“广东院”)总承包建设的亚洲首个多技术开放国际碳捕集技术测试平台——广东碳捕集测试平台项目正式投产,对推进我国二氧化碳减排和应对气候变化具有里程碑意义,碳捕集技术研究发展自此翻开了全新一页。
 
  聚焦CCUS“黑科技”
 
  CCUS被认为是目前唯一一项能实现化石能源低碳利用的技术,并被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖的可行办法。
 
  广东院从2012年开展CCUS技术研究。“与常规的碳捕集、封存,也就是CCS技术相比,CCUS可以实现二氧化碳的资源化,所捕集到的二氧化碳可以广泛应用于食品加工、离岸驱油、化学产品生产等工业化利用领域,因此也更具有现实操作性。”广东碳捕集测试平台项目经理杨晖先容道。
 
  根据不同的回收方法,电厂烟气二氧化碳捕集技术又可以分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集等多个类型。其中,燃烧后技术因对现有电厂系统改造较小,只需在现有烟气处理系统后增加二氧化碳捕集装置,而被视为当前最具市场潜力的捕集技术。
 
  “简单来说,就好比给燃煤电厂这个排放源戴上一个大口罩,通过脱碳装置这个过滤系统,把对环境没有任何影响的干净气体排放出去,而把二氧化碳留下来集中处理。”杨晖形象称。
 
  广东碳捕集测试平台项目采用的正是燃烧后捕集技术。项目依托华润海丰电厂1号100万千瓦超超临界燃煤机组建设,每年可从燃料燃烧后产生的烟气中捕集二氧化碳约2万吨,按一棵树一年吸取18.3吨二氧化碳计算,相当于1000多棵树吸取的二氧化碳量。项目建成后,成为了世界首个基于火电厂超超临界机组的碳捕集测试平台,也成为了继美国国家碳捕集技术测试中心、挪威蒙斯塔技术中心之后,世界第三个多技术碳捕集测试平台(试验基地)。
 
  “广东碳捕集测试平台项目的投产,标志着广东省乃至中国的碳捕集技术研究发展步入新征程。更为重要的是,它作为一个国际性的共享与开放的服务平台,可通过与外部科研单位的深入合作,为世界碳捕集利用技术的研究与测试创造了更好条件。”广东院总工程师、中英(广东)CCUS中心主任裴爱国表示。
 
  打造CCUS示范工程
 
  “项目要同时满足电力行业和化工行业设计标准,却没有明确的设计规范引导和直接的工程实例可以借鉴。同时,项目必须在运行中的电厂有限的空间内实施,既要保证不影响机组安全稳定运行,又要保证工艺设施的安全距离和结构强度满足机组运行要求,难度非常大。“大家经过反复对比论证后,最终从十几个方案中筛选出了最优的可行方案。”项目设计总工程师罗海中说。
 
  考虑到平台的实验属性,以及未来开展不同类型吸取剂测试的需要,广东院项目团队在大量调研论证、综合当前最先进捕集技术的基础上,对项目进行了创新性设计。
 
  在胺法碳捕集工艺吸取段,项目首次采用新型的高效碳捕集填料,不仅可有效降低阻力能耗,有利于在未来大规模的捕集项目中推广使用,还可以支撑不同的吸取剂,进行不同填料高度的测试,为将来降低碳捕集设备投资提供了有益探索。
 
  在解吸塔设备设计上,项目团队充分考虑了宽广的解吸压力和温度范围,使设备可兼容绝大多数的吸取剂,能针对不同吸取剂开展各种工艺条件的再生能耗研究,有助于开发出低捕集成本的新工艺。
 
  “项目还采用了全球首台20吨/天级膜分离法碳捕集系统,首次采用三级膜分离新工艺,能获得高浓度二氧化碳气体,并且在产品气进入压缩提纯装置前,针对膜法产品气创新开发出一套洗涤净化—吸附组合新技术,这都将有利于进一步拓宽膜法二氧化碳捕集产品气的利用途径。” 罗海中先容道。
 
  回忆建设过程,施工经理杨升恒对现场的苛刻记忆犹新。“施工过程中,技术和安全要同时满足电力和化工类工程的要求,又是在运行中的电厂内施工,对安全管理要求极高。”
 
  项目建设全过程严格按照在运电厂安全管理制度实施,项目团队科学布置工序,合理安排设备周转,狠抓每个工作面责任落实,同时还邀请了化工行业科研机构参与施工方案评审,确保了项目安全顺利推进。
 
  “广东碳捕集测试平台项目完成后,大家还将继续研究碳捕集、利用与封存的其他技术难点,希翼把这个项目做成一个技术孵化基地,培育成为广东省甚至是国家级的技术创新基地。”裴爱国对此充满信心。
 
  促进能源低碳利用
 
  相关报告显示,未来5年,全球煤炭需求将保持稳定,我国仍将是世界煤炭消费第一大国,煤炭行业清洁发展至关重要。国际能源机构(IEA)称“没有CCUS,就没有煤炭的未来”。
 
  伴随能源转型的步伐,CCUS正让化石能源清洁利用的梦想照进现实。
 
  近年来,我国正全力推进煤电机组超低排放改造,并将其列为我国面向2030年的重大科技专项——“煤炭清洁高效利用”专项的五个方向之一。截至2018年底,中国煤电厂超低排放技术改造实际完成8.1亿千瓦,达到或低于燃气电厂的排放标准,发展成效显著。
 
  中国能建紧随能源发展态势,着力促进能源清洁高效利用,积极推动能源高质量发展,加大投入力度,攻克和掌握了一批关键核心技术,取得了丰硕成果。2008年,中国能建IGCC&CCS认定所在中国能建华北院成立。同年,华北院设计完成了华能北京热电厂CCS示范项目。该项目既是我国第一个燃煤电厂烟气碳捕集项目,也是我国第一个后脱碳项目。
 
  2013年,广东院作为发起成员,与英国CCS研究中心、苏格兰CCS中心和清洁化石能源研究院共同成立中英(广东)CCUS中心,促进与CCUS和近零排放有关的示范项目在广东发展,目前已完成相关研究任务12项,发表研究报告20余份,获专利7项。其中,广东省碳捕集、利用与海上封存项目被列入国家发改委和美国能源部的气候变化工作组框架,并签署了中美合作备忘录。
 
  此外,广东院还与中英(广东)CCUS中心联合举办了五届国际碳捕集利用与封存专家研讨会,致力于促进国内外工业界和学术界在CCUS和清洁煤技术研究和产业化方面的交流与合作,推动碳捕集封存与利用等低碳领域的技术研究和成果转化。
 
  经过多年的培养和工程实践锻炼,广东院拥有了一支理论水平高、专业齐全、实力雄厚的碳捕集技术团队,团队成员有教授级高工6名、高级工程师21名、博士6名,涵盖工艺、热机、电气、仪控等多个专业。
 
  作为前沿技术和高端技术人才培养基地的博士后工作站,也成为了广东院低碳领域人才的孵化器。在站博士后从2013年开展低碳领域课题研究,已发表相关论文6篇,其中两篇被EI收录,申获发明专利2项、实用新型专利1项。
 
  “更为重要的是,通过这一系列研究和工程项目的实施,大家的技术团队已参与到碳捕集技术平台的规划、设计、施工、采购乃至调试、验收的工程建设全过程中,积累了丰富的工程实践经验,这对大家更好地掌握碳捕集技术,提升碳捕集技术能力,树立碳捕集行业的品牌效应,起到了重要的支撑作用。”裴爱国表示。
 
  作为国内领先的清洁、高效、绿色、智慧能源建设者,中国能建不断加大研发投入,为应对全球气候变化,减少温室气体排放,发展绿色低碳能源经济作出积极探索与生动实践。
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