周志桂　汪鑫

【摘要】人類(lèi)大量利用化石燃料的現(xiàn)狀短期內(nèi)無(wú)法改變，由此排放的溫室氣體正加速增長(zhǎng)，溫室效應(yīng)日益突出，導(dǎo)致的氣候變化給人類(lèi)帶來(lái)了嚴(yán)重后果。CO2是溫室氣體的主要組成部分，控制和減少CO2的排放是減緩氣候變化的關(guān)鍵，研究和開(kāi)發(fā)CO2的減排技術(shù)成為全球研究的熱點(diǎn)。碳捕集與封存（CCS）因其能有效控制CO2的排放，越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的重視。為控制到2050年全球溫度上升在2℃以?xún)?nèi)的目標(biāo)，世界各國(guó)和地區(qū)采取措施加速推動(dòng)CCS技術(shù)的發(fā)展。本文闡述了全球CCS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及最新政策法規(guī)，并提出未來(lái)CCS技術(shù)的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】氣候變化；CCS技術(shù)；碳捕集；應(yīng)用現(xiàn)狀

引言

2012年國(guó)際能源署（IEA）提出，2050年實(shí)現(xiàn)全球溫度上升幅度控制在2℃（2DS）的目標(biāo)，呼吁世界各國(guó)和地區(qū)加快實(shí)施CO2減排措施。根據(jù)《世界能源展望2013》報(bào)告顯示，2011年因燃料燃燒而排放的CO2量達(dá)到31.3Gt（109 t ），其中煤燃燒排放的CO2增長(zhǎng)了4.9%，達(dá)到13.7Gt，若不加快實(shí)施碳減排措施，到2035年由煤燃燒排放的CO2將達(dá)到15.7Gt。實(shí)現(xiàn)2050年氣溫上升控制在2℃之內(nèi)的目標(biāo)面臨巨大挑戰(zhàn)。

為了達(dá)到2DS預(yù)期目標(biāo)，美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)等率先投入大量人力、物力支持CCS技術(shù)的研發(fā)和示范活動(dòng)，并制定相應(yīng)法律、法規(guī)、政策，積極推動(dòng)CCS技術(shù)的發(fā)展。第五屆碳封存領(lǐng)導(dǎo)人論壇（CSLF）部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議強(qiáng)調(diào)了CCS對(duì)于控制氣候惡化的重要作用，并鼓勵(lì)全球各國(guó)政府及企業(yè)研發(fā)和應(yīng)用CCS。

1 CCS技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 CCS技術(shù)簡(jiǎn)介

碳捕集與封存主要應(yīng)用于火電廠(chǎng)，該技術(shù)是將火電廠(chǎng)等排放的CO2捕獲并永久封存。CCS技術(shù)包括3個(gè)環(huán)節(jié)，一是碳捕集技術(shù)、二是碳輸送技術(shù)，三是碳封存技術(shù)。其中，碳捕集技術(shù)是CCS技術(shù)中最重要的環(huán)節(jié)，由于碳捕集技術(shù)其運(yùn)行成本和消耗能量最大，因此，國(guó)際社會(huì)將如何減少碳捕集運(yùn)行成本和降低能量消耗作為目前研究的重中之重。

1.2碳捕集技術(shù)分類(lèi)及應(yīng)用場(chǎng)合

碳捕集技術(shù)主要分燒前捕集技術(shù)、燃燒后捕集技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)3類(lèi)。

（1）燃燒前捕集技術(shù)

該技術(shù)是指石化燃料在燃燒前對(duì)CO2分離和捕集，該技術(shù)是與煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電相聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)高效、低碳的轉(zhuǎn)化過(guò)程。

（2）燃燒后捕集技術(shù)

該技術(shù)是將燃燒后產(chǎn)生的煙氣中的CO2在吸收塔中吸收，然后再在解吸塔中解吸出來(lái)進(jìn)行封存。燃燒后捕集技術(shù)主要有化學(xué)吸收法、化學(xué)吸附法、膜吸收法等。

（3）富氧燃燒技術(shù)

富氧燃燒技術(shù)是將原有燃燒工藝加以改進(jìn)，將原來(lái)空氣作為燃燒媒介轉(zhuǎn)化為用氧氣和二氧化碳混合氣體，由于增加了二氧化碳?xì)怏w的濃度，因此，燃燒后的尾氣中CO2體積分?jǐn)?shù)高達(dá)80%。。

2發(fā)達(dá)國(guó)家CCS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及政策法規(guī)

根據(jù)全球CCS研究院（GCCSI）發(fā)布的最新報(bào)告統(tǒng)計(jì)，截至2014年2月，全球共有12個(gè)CCS項(xiàng)目處于運(yùn)行階段，每年捕集的CO2總量可達(dá)4000萬(wàn)噸。同時(shí)，以美國(guó)、英國(guó)為代表的西方國(guó)家為達(dá)到碳減排目標(biāo)，先后出臺(tái)了碳減排相關(guān)法律、政策和機(jī)制。

2.1 美國(guó)

由于燃煤發(fā)電在美國(guó)占有重要地位，美國(guó)對(duì)CCS技術(shù)的研發(fā)和推廣高度重視，美國(guó)能源部（DOE）、國(guó)家環(huán)保署（EPA）和交通部（DOT）三個(gè)聯(lián)邦部門(mén)配合，共同推動(dòng)CCS技術(shù)的發(fā)展，其中能源部負(fù)責(zé)CCS研發(fā)、示范項(xiàng)目與國(guó)際合作；環(huán)保署管理和監(jiān)測(cè)CO2輸送與封存過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)，以確保CCS不影響公眾健康和安全；交通部管理CO2輸送管道網(wǎng)絡(luò)。

（1）美國(guó)CCS技術(shù)應(yīng)用狀況

美國(guó)作為最大的發(fā)達(dá)國(guó)家，在CCS技術(shù)處于全球領(lǐng)先地位。美國(guó)螢石公司（Flour）的氨法大規(guī)模捕集項(xiàng)目，是世界首個(gè)工業(yè)化的碳捕集項(xiàng)目。IGCC作為清潔煤技術(shù)在美國(guó)已有30多年的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，具有世界領(lǐng)先地位。

（2）美國(guó)CCS技術(shù)的相關(guān)政策和法規(guī)

2009年6月美國(guó)眾議院投票通過(guò)《美國(guó)清潔能源與安全法案》（ACESA），該法案明確提出碳捕集與封存對(duì)美國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃的重要性，為CCS發(fā)展提供重要法律支撐。美國(guó)的國(guó)家環(huán)境政策法（NEPA）與資源保護(hù)與回收法（RCRA）為CO2捕集、輸送、利用、封存所有環(huán)節(jié)提供了法律框架。前者要求CCS項(xiàng)目的管道輸送、封存地點(diǎn)選擇必須接受NEPA檢查，以保證公眾環(huán)境健康不會(huì)受到CCS項(xiàng)目威脅。后者認(rèn)為CO2是危險(xiǎn)廢物，其產(chǎn)生、捕集、輸送、封存必須接受RCRA的監(jiān)督審核。2014年1月8日，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）頒布了新污染源行為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則。

2.2 英國(guó)

英國(guó)處于CCS技術(shù)創(chuàng)新的前沿，近年來(lái)，英國(guó)政府在CCS技術(shù)領(lǐng)域加大了投入，并制定了促進(jìn)CCS技術(shù)發(fā)展的法律和制度。

（1）英國(guó)CCS技術(shù)應(yīng)用狀況

目前，英國(guó)正在加速籌備的規(guī)模較大的項(xiàng)目主要有兩個(gè)：Peterhead天然氣CCS項(xiàng)目和白玫瑰項(xiàng)目。Peterhead天然氣CCS項(xiàng)目計(jì)劃通過(guò)現(xiàn)有的聯(lián)合循環(huán)氣渦輪電站捕獲CO2排放總量的85%，年捕集量100萬(wàn)噸。該項(xiàng)目是世界上第一個(gè)用于天然氣發(fā)電站的CCS項(xiàng)目。英格蘭約克郡的白玫瑰項(xiàng)目將富氧燃燒捕集設(shè)備與新建的超高效的燃煤發(fā)電站結(jié)合，每年將捕獲位于北約克郡的Drax電廠(chǎng)的一個(gè)新的超高效燃煤電站的90%的CO2，大約200萬(wàn)噸。2014年7月8日，歐盟委員會(huì)宣布撥給該項(xiàng)目3億歐元（約2.4億英鎊）的資助資金，用以該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行。

（2）英國(guó)CCS技術(shù)的相關(guān)政策和法規(guī)

2012年4月，英國(guó)發(fā)布《英國(guó)CCS發(fā)展路線(xiàn)》，以推動(dòng)英國(guó)CCS技術(shù)的發(fā)展，該路線(xiàn)對(duì)英國(guó)今后幾年CCS技術(shù)的發(fā)展作了具體部署

3中國(guó)CCS技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、政策法規(guī)和發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高速發(fā)展階段，對(duì)能源的需求不斷增強(qiáng)。我國(guó)的煤炭生產(chǎn)和消耗位于世界第一位，石油消耗處于世界第二位，。2013年，中國(guó)的一次能源消費(fèi)中，煤炭占有比例達(dá)67.50%，石油占17.79%（表1）。伴隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)CO2排放大幅增加，年排放量達(dá)70億噸左右，其中約80%來(lái)自煤炭利用，反映出了以煤為主體的中國(guó)能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。中國(guó)的CO2排放已居全球首位，減排成為當(dāng)務(wù)之急。因此，CCS技術(shù)在中國(guó)具有潛在的重要戰(zhàn)略地位。

3.1 中國(guó)CCS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2012年中國(guó)有12個(gè)大型CCS項(xiàng)目。CERC和中美伙伴之間其他合作項(xiàng)目所做的工作也推動(dòng)了CCS技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。此外，國(guó)內(nèi)企業(yè)、高校和科研院所合作開(kāi)展的CCS項(xiàng)目取得較大進(jìn)展，如華能高碑店3000噸/年燃燒后捕集試點(diǎn)項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院先進(jìn)能源動(dòng)力中心燃燒前捕集項(xiàng)目和華中科技大學(xué)35MWth（megawatts thermal）富氧燃燒碳捕集項(xiàng)目等，其中華中科技大學(xué)35MWth（megawatts thermal）富氧燃燒碳捕集項(xiàng)目已于2012年12月30日在湖北應(yīng)城正式開(kāi)工建設(shè)，這是我國(guó)在碳減排技術(shù)自主研發(fā)方面的里程碑。

3.2 中國(guó)CCS技術(shù)的政策法規(guī)和發(fā)展趨勢(shì)

2012年，國(guó)家發(fā)改委提出《煤碳行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，指出“中國(guó)將大力支持碳捕集、利用與封存技術(shù)的研究和示范項(xiàng)目”，同年，與全球CCS研究院簽訂諒解備忘錄。

盡管中國(guó)CCS技術(shù)的研究近年來(lái)取得了顯著進(jìn)展，但CCS技術(shù)的發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)，尤其是在提高其成本效益方面。CCS技術(shù)的大規(guī)模一體化示范是接下來(lái)至關(guān)重要的一步，幸運(yùn)的是中國(guó)正走在正確的道路上。

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