除了低碳、零碳技術外，要想實現(xiàn)碳中和，負碳吸附技術必不可少。近來，各央企圍繞CCUS進行了一系列的探索，并取得不同程度的突破。

1、我國首條百萬噸、百公里液體二氧化碳二氧化碳輸送管道投運-中石化

7月11日，我國首條百萬噸輸送規(guī)模、百公里輸送距離、百公斤輸送壓力的高壓常溫密相二氧化碳輸送管道工程——齊魯石化—勝利油田百萬噸級CCUS項目二氧化碳輸送管道投運。

該管道由石油工程建設公司承建，全長109公里，對推動我國CCUS全產業(yè)鏈規(guī)?；l(fā)展具有里程碑意義，對我國大規(guī)模二氧化碳管道運輸起到示范引領作用。

密相指的是二氧化碳在高于臨界壓力和低于臨界溫度，即操作壓力高于7.38兆帕和操作溫度低于31.1攝氏度的條件下所呈現(xiàn)的一種狀態(tài)。該條管道每年可將170萬噸齊魯石化生產捕集的二氧化碳輸送到勝利油田的地下油藏進行驅油封存，是 “齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”的重要一環(huán)。

▲“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”二氧化碳輸送管道-齊魯石化首站

二氧化碳管道運輸在運輸規(guī)模、成本和社會效益方面具有明顯優(yōu)勢，是實現(xiàn)陸上大規(guī)模、長距離、低成本運輸的首選。但是，目前我國二氧化碳管道運輸尚在起步階段，現(xiàn)有少量短距離、小規(guī)模、低壓力二氧化碳輸送管道，運輸方式仍以低溫儲罐公路運輸為主。

根據北京理工大學發(fā)布的《我國CCUS運輸管網布局規(guī)劃與展望》報告，要實現(xiàn)碳中和目標，全國需建設總里程超過1.7萬千米的二氧化碳運輸管道。該管道的投運將為我國大規(guī)模二氧化碳管道輸送起到示范引領作用。

該管道項目成功攻克3項核心技術，研發(fā)了低溫液相二氧化碳管輸離心增壓泵、高效二氧化碳密相常溫高壓往復注入泵2項關鍵裝備。

與油品管道相比，二氧化碳管道的安全輸送、設計施工、特殊措施難度更高。國內沒有二氧化碳高壓常溫密相輸送的先例，為了防止二氧化碳泄漏后造成低溫傷害，管線需要埋在2米左右的地下。為防止低溫帶來的土壤凍脹和環(huán)境損害問題，選擇常溫液態(tài)輸送工藝，需要保持足夠的壓力。

因此該管道首次使用了具有自主知識產權的國內首臺套大排量增壓泵，設計壓力高達12兆帕，同類型的燃氣管道僅需要0.7兆帕，相當于指甲蓋大小的面積承受了120公斤的重量。

“齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS項目”是我國最大的碳捕集利用與封存全產業(yè)鏈示范基地、國內首個百萬噸級CCUS項目。項目覆蓋石油地質儲量2500余萬噸，部署70余口注入井，預計15年累計注入1000余萬噸，增油近300萬噸，采收率提高12%以上。項目年封存能力達百萬噸級，相當于植樹近900萬棵、近60萬輛經濟型轎車停開一年。

2、全國首套燃氣煙氣2000噸/年二氧化碳捕集裝置投運-華能

7月1日，全國首套燃氣煙氣2000噸/年二氧化碳捕集裝置在華能洋浦熱電聯(lián)產項目成功投運。

目前，燃氣煙氣二氧化碳捕集技術研發(fā)處于起步階段，相較于燃煤電廠，燃氣電廠煙氣二氧化碳濃度更低、分離過程更難，降低成本難度更高。為此，華能清潔能源技術研究院自主研發(fā)了燃氣煙氣二氧化碳捕集技術，捕集裝置由吸收塔、再生塔、增壓風機、再沸器等設備構成，整體化嵌入電廠發(fā)電系統(tǒng)，通過溶劑吸收、汽提解吸等流程，從燃氣煙氣中提取出高濃度二氧化碳，在降低碳排放強度的同時，有效降低了設備投資。

該裝置驗證了新型碳捕集溶劑和工藝技術、捕集動態(tài)運行機制與策略，實現(xiàn)了碳捕集裝置與調峰燃氣電廠協(xié)同調控運行，為未來燃氣機組實現(xiàn)低成本低碳排放運行提供了技術支撐。

華能洋浦熱電聯(lián)產項目是海南“十四五”重點能源項目，也是目前海南最大的清潔能源熱電聯(lián)產項目，總裝機容量99萬千瓦，使用2臺9F燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產機組，于3月16日全面建成投產。

3、我國首個海上二氧化碳封存示范工程項目-中海油

6月1日9時30分，隨著平臺上高碳原油生產井、生產處理系統(tǒng)、二氧化碳壓縮機及分子篩脫水橇等設備依次啟動，油田開發(fā)伴生的二氧化碳被捕獲、分離、壓縮，并通過一口回注井被注入海底地層，實現(xiàn)穩(wěn)定封存。這標志著我國成功掌握海上二氧化碳捕集、處理、注入、封存和監(jiān)測的全套技術和裝備體系，填補了我國海上二氧化碳封存技術的空白。

為什么要把二氧化碳封存在海底？二氧化碳被順利“捕捉”并回注到海底地層，要突破哪些“關卡”？據介紹，在海洋油氣鉆探開發(fā)過程中，往往會有一些伴生氣，二氧化碳便是伴生氣的重要組分之一。常規(guī)海洋油氣資源開發(fā)時，伴生氣中二氧化碳的含量約有20%-30%。恩平15-1油田十分特殊，因為特殊的地殼條件，油藏上部有一個氣頂，且二氧化碳含量極高，在原油的開采過程中這些二氧化碳也會“逃”出地層。

在“雙碳”背景下，這一狀況不允許出現(xiàn)。怎么辦？科研人員決定將這些“逃”出來的二氧化碳重新捕集起來，并經過一系列處理工序后，重新注入海底，實現(xiàn)永久封存。

首先是要找到合適的存儲位置。

“咸水層被認為是最理想最成熟的地質封存環(huán)境。”胡金告訴記者，技術人員在距離平臺3公里外、800多米深的海底找到了一個“穹頂”式地質構造。如同一個倒扣在海底的“巨碗”，不僅儲存量大，而且封閉性強，能夠長期穩(wěn)定地罩住二氧化碳。

合適的存儲位置找到后，還要建立一條通往海底“巨碗”的通道——回注井，連通地上和地下。而且，“逃”出來的二氧化碳并不會自動分離并進入回注井，需要人為進行捕集、分離、脫水等一系列工序處理。

油井開采產生的油氣混合液進入高碳分離器，把二氧化碳分離出來；再進入三級壓縮機，進行加壓和干燥。“被捕集、純化、干燥后的二氧化碳，將被加壓至11兆帕，相當于指甲蓋上壓了一個110公斤的重物。”胡金告訴記者，這時的二氧化碳處于超臨界狀態(tài)，即氣液混合態(tài)，會像氣體一樣充滿整個空間，但其密度又類似液體。最后，氣液混合態(tài)的二氧化碳再通過回注井封存到海底“巨碗”。整個過程只需要20分鐘左右。

二氧化碳注入地層后，大部分將被頂部的蓋層永久蓋住，同時一部分被地層孔隙捕獲，一部分慢慢溶解在地層水中，還有一部分與巖石和地層水反應生成碳酸鹽礦物。

該項目預計高峰期每年可封存二氧化碳30萬噸，累計將超過150萬噸，其減碳規(guī)模相當于植樹近1400萬棵，或停開近100萬輛轎車。

“難！超預期的難！”回憶起這口二氧化碳回注井的誕生歷程，中國海油深圳分公司恩平15-1油田群開發(fā)項目組鉆完井經理鄧成輝連說了兩個“難”。他告訴記者，入行15年，歷經百余口井的作業(yè)，這口二氧化碳回注井是他遇到的最難打的一口井。

據介紹，這條“綠色通道”總長超3700米，鉆進不同井眼深度需要下入不同尺寸的套管穩(wěn)固井壁，確保鉆井通道通暢和安全。套管共有4層，內部最細的注氣管柱直徑約11厘米，如同一根超長“吸管”。為了確保這口回注井打得成，同時讓二氧化碳注得進、封得住，項目團隊針對鉆完井作業(yè)風險以及二氧化碳的特殊性質，開展了有關技術攻關。

創(chuàng)新采用特制鉆井液——低溫流變性穩(wěn)定鉆井液，既能有效抵抗酸性二氧化碳腐蝕，還能支撐井壁、潤滑井眼，讓鉆進之路通暢無阻。同時，還研發(fā)出“抗二氧化碳腐蝕水泥漿體系”“低溫泥餅預沖洗”“長水平段尾管回接”“低壓竄漏全封”等技術，確保該井在長達幾十年的注入期間擁有“金剛不壞之身”。

為了確保二氧化碳回注周期的井下安全，及時監(jiān)測井筒的完整性，項目團隊還安裝了“井下聽診器”，即借助分布式光纖傳感技術，實現(xiàn)全井筒監(jiān)測。“這是某個井下測點的壓力值，這是溫度，精度可達0.1攝氏度。”在恩平15-1平臺中控室，張凱指著監(jiān)控屏幕上的監(jiān)測數據告訴記者，每隔一米就有一個監(jiān)測點，就像數千只敏銳的眼睛，在看不見摸不著的井下無死角觀察注氣管柱是否存在泄漏。

預測封存量達2.58萬億噸，我國海底“封碳”潛力巨大。

這一項目的成功投用，不僅實現(xiàn)了我國海上二氧化碳封存領域從無到有的重要突破，也為后續(xù)工作提供了思路，奠定了未來“岸碳入海”的技術支撐和現(xiàn)實條件，為粵港澳大灣區(qū)乃至全國提供了快速降碳的可行方案。

“相對于陸地碳封存而言，海上碳封存具有選址容易、安全性高、環(huán)境影響小、封存規(guī)模大等優(yōu)勢。”中國海油深圳分公司開發(fā)部經理戴宗介紹。今年1月自然資源部首次發(fā)布的中國海域二氧化碳地質封存潛力評價結果顯示，我國海上二氧化碳地質封存潛力巨大，預測封存量達2.58萬億噸，可為“雙碳”目標實現(xiàn)提供重要支撐。

二氧化碳捕集、利用與封存技術有利于海洋石油工業(yè)綠色低碳轉型。記者了解到，在這一示范工程項目的基礎上，中國海油已經在廣東惠州啟動我國首個千萬噸級碳捕集與封存集群項目，未來將捕集粵港澳大灣區(qū)排放的二氧化碳，通過管道等方式輸送到珠江口盆地海域進行封存。

中國海油有關負責人表示，將繼續(xù)加大科研攻關，推動二氧化碳捕集、封存向二氧化碳捕集、利用、封存發(fā)展，提高采油效率的同時解決二氧化碳封存的問題。

4、亞洲最大的火電CCUS項目正式投產

6月2日，國家能源集團泰州電廠二氧化碳捕集利用封存（CCUS）項目完成滿負荷試運行，試運期間系統(tǒng)安全可靠，能效指標、產品品質均達到或優(yōu)于設計值，標志著亞洲最大的火電CCUS項目正式投產。

該項目二氧化碳捕集量達50萬噸/年，可實現(xiàn)100%消納，為能源行業(yè)服務“雙碳”目標、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展提供了標志性參考。

該項目充分融入地方經濟發(fā)展，積極構建區(qū)域碳循環(huán)綠色經濟體系，成功開發(fā)焊接制造、食品級干冰、高新機械清洗等用戶，將實現(xiàn)捕集二氧化碳的100%消納利用。在此基礎上，國家能源集團聯(lián)合知名高校、科研院所和高新企業(yè)，就實現(xiàn)二氧化碳“深層次、高效率、大循環(huán)”使用進行攻關，多個項目已進入中試，將進一步貫通從捕集到消納的二氧化碳全周期鏈條，積極推動火電行業(yè)二氧化碳捕集利用封存由科技示范研究向產業(yè)化集群化發(fā)展，對促進火電行業(yè)綠色低碳高質量發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義，有效助力“雙碳目標”的實現(xiàn)。

據悉，此次建成投產的泰州電廠50萬噸/年二氧化碳捕集與資源化能源化利用技術研究及示范項目是國家發(fā)展改革委可再生能源發(fā)展和煤炭清潔高效利用關鍵核心技術攻關項目、江蘇省科技廳2022年“碳達峰碳中和”重大科技示范項目。項目完全由我國自主設計、制造、安裝，實現(xiàn)了裝備100%國產化，是目前亞洲火電行業(yè)規(guī)模最大、技術含量最高的CCUS項目，從基礎打樁到完成項目投產，歷時439天。項目建設中自主研發(fā)了新一代高容量、低能耗、長壽命吸收劑，創(chuàng)新應用了國內最大出力的離心式二氧化碳壓縮機，創(chuàng)新集成了新型填料、高效胺回收、智能控制等技術，較傳統(tǒng)工藝降低了10%捕集電耗、較原吸收塔內徑降低了煙氣阻力10%，具有捕集率和產品純度高、捕集能耗和脫碳總成本低、運行人員少等顯著特點。