：转载时请以超链接形式标明文章原始出处和作者信息及

来源：中国电力报 600292 九龙电力

【调查动机】：
2009年11月，我国对世界庄严承诺：到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。此后不久，全球{zd0}的燃煤电厂“碳捕集”项目在上海进入调试阶段，我国{sg}万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置在重庆正式投运——作为目前技术上可行的，可以最直接、有效地降低燃煤电厂碳排放量的CCS技术的起始环节，“碳捕集”项目在我国盛大开局。
那么，发电厂究竟是如何捕集二氧化碳的？二氧化碳“被捕”后将何去何从？我国电厂目前脱碳的技术水平和现状怎样？电厂脱碳产业前景又如何？春节前后，带着各种好奇和疑问，记者分别走访了华能上海石洞口第二电厂及重庆合川发电有限责任公司双槐电厂，与碳捕集装置和CCS技术进行了一次“亲密接触”。

【调查对象】
华能上海石洞口第二电厂：一期工程两台60万千瓦超临界机组于1992年投产，成为我国火电行业大容量高效机组建设的里程碑。二期工程建设两台66万千瓦国产超超临界机组。工程配套建设烟气脱硫、脱硝、脱碳装置。其脱碳装置是世界火电行业目前{zd0}的10万吨/年二氧化碳捕集装置，它建成投产，开创了我国燃煤电站实现二氧化碳捕集规模化生产的先河。
重庆合川发电有限责任公司双槐电厂：一期两台30万千瓦机组同时配套建设石灰石―石膏湿法烟气脱硫装置，于2006年建成投产。2008年9月，中电投远达环保工程有限公司（以下简称远达环保）在脱硫装置的基础上，开工建造二氧化碳捕集装置。2010年1月20日，脱碳装置正式投运。这是我国{sg}万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集装置。

【正文】：
现场：“抓捕”的奥妙（小标题）
二氧化碳，并不是个新鲜玩意儿。从小我们就知道，人类呼吸会吐出二氧化碳，植物光合作用会吸收二氧化碳，随手拿过一瓶汽水，里面的气泡就是二氧化碳。近些年，我们更知道，随着全球经济发展、工业化程度的不断提高，所产生的以二氧化碳为主的大量温室气体，已经给地球盖上了一层“暖棚”，正日益威胁着我们赖以生存的环境。
以煤炭为能量来源的燃煤电厂是二氧化碳的排放大户。那么，能不能把电厂排放的二氧化碳捉住，进行再处理？
在重庆合川双槐电厂，工作人员打开阀门，伴随着响起的“咝咝”声，饮料瓶大小的蓝色罐子开始变得沉甸甸的——里面装的就是新鲜出炉的二氧化碳。从阀门边上抬头望去，是一个直径大概3米，长10米左右的银色大罐子。负责这个碳捕集项目的远达环保公司喻江涛博士告诉记者，罐子中储存的就是已经捕集到的保存在-19℃左右的液态二氧化碳。这些液态二氧化碳来自电厂排放的烟气，是通过一系列复杂的处理过程从烟气中分离出来，再经浓缩提纯后储存在这里的。
华能上海石洞口二厂的脱碳装置构造与双槐电厂大体一致：脱碳区位于二期工程扩建端中部，分为两大区域，北侧为二氧化碳捕集设备区域，南侧为二氧化碳精制设备区域，电控楼布置在两大区域之间，整个脱碳区域面积有半个足球场那么大，看起来像个小型化工厂。
记者比较两个脱碳装置后发现，其技术原理和工艺流程基本相同，都采用了燃烧后捕集技术的化学吸收法——这也是目前国际上燃煤电厂CCS项目普遍采用的办法，即电厂排出的烟气首先通过脱硝、除尘、烟气脱硫等方法进行预处理，再采用化学吸收法（MEA法）实现烟气脱碳。
碳捕集装置主要由烟气预处理系统、吸收、再生系统、压缩干燥系统、制冷液化系统等组成。首先，对电厂锅炉烟气进行脱硝、除尘、脱硫等预处理，脱除烟气中对后续工艺的有害物质，然后在吸收塔内复合溶液与烟气中的二氧化碳反应，将二氧化碳与烟气分离；其后在一定条件下于再生塔内将其生成物分解，从而释放出二氧化碳，二氧化碳再经过净化处理、压缩、液化，得到高纯度的液体二氧化碳产品。
远达环保总经理刘艺博士给碳捕集装置作了个形象的比喻。他告诉记者，大气中二氧化碳的含量为0.03-0.04%左右，而燃煤电厂所排放的烟气中二氧化碳含量高达10%~15%，因此是集中排放源。“脱碳装置就好比给燃煤电厂这个大排放源戴了个大口罩，通过过滤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。”
通过这样的“抓捕”程序，可以获得纯度大于99.5%的二氧化碳。之后再经过精制，{zh1}可以产生达到食品级标准的、纯度为99.9%的二氧化碳液体。
规模化：算算电厂脱碳的经济账（小标）
燃煤电厂脱碳技术，被认为是在无法彻底改变能源应用结构的当前阶段，实现二氧化碳减排的一大有效手段。目前，二氧化碳捕集和封存技术正成为世界各国科学界和企业界研究的热点，全球有100多个CCS项目正在或即将运行。然而，相对于我国现阶段的火电规模而言，国内目前的电厂碳捕集项目可谓是凤毛麟角。既然技术上对二氧化碳的“逮捕”行动可以实现，那么，能否尽快将碳捕集装置应用到更多的燃煤电厂呢？
资深电力专家、原电力工业部总工程师周小谦告诉记者，CCS技术的经济性还需要进一步研究，其投资成本是一个主要问题。他认为，CCS要实现规模化应用，可能需要一个相当长的时间。针对这个问题，我们的调查对象给记者算出了一笔电厂脱碳的经济账。
华能上海石洞口第二电厂二期工程配套的脱碳装置，工程概算投资1.59亿元人民币，虽然实际投资只有1.4亿元人民币左右，然而，对于电厂，这仍然是一笔不小的投资。在运行过程中，各种消耗品也“价格不菲”，其主要消耗品有电、蒸汽、水、化工药品等，每捕集一吨二氧化碳，就要消耗3.5吉焦的低压蒸汽，消耗约90千瓦时的电量，设计二氧化碳的捕集成本是376元/每吨，比二氧化碳的销售价略低。
另外，华能上海石洞口第二电厂二期工程配套的脱碳装置处理烟气量66000 标准立方米/小时，约占单台机组额定工况总烟气量的4％，设计年运行小时8000小时，年生产食品级二氧化碳10万吨。设想一下，如果将全部烟气中的二氧化碳进行捕集，其数量和成本是非常惊人的。美国工程院院士、“全球气候与能源计划”(GCEP)负责人、斯坦福大学普里克特能源研究所所长林奥尔认为，常规电厂加上CCS技术之后，煤电的成本会在8美分到9美分（约合人民币0.54元~0.61元）每千瓦时之间，会比风电还要贵。
同样的问题，远达环保也在面对。刘艺总经理表示，双槐电厂的碳捕集装置总投资为1235万元人民币，该装置是采用远达环保研发团队的自有技术，全部设备均由国内采购，因此已经大大降低了投资建设成本。但是，目前的装置作为一个研发平台，其处理的烟气量不到电厂排放总烟气量的1%。由此可见，如果现阶段要使脱碳装置与电厂烟气排放配套、规模化发展，所需要的经济投入是相当大的。
“不过，我们对碳捕集装置还是很有信心的。”刘艺说，“远达环保下一步将通过二氧化碳捕集装置的实验运行，针对装置整体运行管理机制、运行参数等进行优化，对关键设备和吸收剂性能进行改进，降低捕集成本。其次，加快吸收剂的研发与改进研究，结合实验与理论分析，研发出性能更为良好的吸收剂，以降低运行能耗，从而进一步降低运行成本。”目前，该装置的能耗成本大概占总成本的40%。
后续思考：“用”还是“藏”？（小标题）
二氧化碳捕捉到了，接下来要如何处理呢？无论是华能集团的10万吨脱碳装置，还是中电投的万吨级碳捕集项目，都面临着一个问题：再大的储存罐，能存放的二氧化碳也是有限的。这也是世界范围内遇到的CCU和CCS的问题。中国工程院院士倪维斗曾表示：“对于中国来说，首先要做CCU，把利用放在前面考虑。从长远来看，能用掉的二氧化碳很少。但起步的时候，要先立足于‘用’。”
专家介绍，二氧化碳的工业用途非常广泛：在机器铸造业，二氧化碳是添加剂；在金属治炼业，特别是优质钢、不锈钢、有色金属治炼，二氧化碳是质量稳定剂；在陶瓷塘瓷业，二氧化碳是固定剂；饮料啤酒业，二氧化碳是消食开胃的添加剂，做酵母母粉，二氧化碳是促效剂；在消防事业，二氧化碳是灭火剂。
然而，虽然用途非常广泛，二氧化碳的用量却并不大。据调查，目前上海市每年的二氧化碳用量大约为15-18万吨。而华能上海石洞口二厂的碳捕集量就为10万吨/年，为整个市场需求量的近2/3。
因此，二氧化碳利用领域的开发与创新也必不可少。从清华大学一毕业就进入中电投远达环保工作的伍灵博士如今已经是该公司脱碳项目资源化利用领域的负责人，她告诉记者，如何再利用捉到的二氧化碳，是从2006年项目筹划初始就在考虑的问题了。“如果能够开发新工艺，实现产生二氧化碳的企业与需要的企业对接，将有效推动对二氧化碳的资源化利用。”伍灵说，远达环保计划接下来利用捕集所得二氧化碳建立中试级可降解塑料制备实验装置，有针对性地开展二氧化碳利用方面的技术研发。
对捕集到的二氧化碳进行利用，更大程度上是发挥替代效应，从而实现碳减排。华能集团公司华东分公司总经理李树青表示，目前，市场供应的二氧化碳产品中，有相当一部分来源于燃烧天然气、燃烧石灰石、开采二氧化碳气田等以生产二氧化碳为目的的制备方式，电厂捕集二氧化碳并进行精处理后，可以替代那些生产方式，达到碳总量减排的目的。对二氧化碳捕集产品进行循环利用，实现总量控制和二氧化碳产品资源化，是目前国际上燃煤电站实现碳减排的主要的处理方式。
当然，利用为先，也不能忽视储存。针对“替代效应”的看法，远达环保副总经理、碳捕集项目总负责人杜云贵则认为，把二氧化碳安全而{yj}地“封存”起来，才是最根本的碳减排之道。然而，目前碳封存仍旧是CCS技术中最复杂的环节。在我国，关于二氧化碳储存的研究已经在进行：中石油集团在吉林油田开展的二氧化碳驱油（EOR）试验，主要针对二氧化碳封存技术进行研究；神华集团计划在鄂尔多斯进行10万吨/年二氧化碳盐水层封存示范。
“期待国家的产业政策”（小标题）
环保产业，往往都是高投入产业。在投入的同时，或许我们并无法立竿见影地切身感受到它所带来的回报。刘艺笑着说：“难道，站在脱碳装置边上，就会感觉到空气变好了？这当然不可能。”环保产业所带来的经济和社会效应，是需要时间来检验的。在环保问题上，我们必须有长远眼光。
目前，华能和中电投集团的碳捕集技术已经走在国内前列，并与国际水平基本同步。华能集团北京热电厂二氧化碳捕集示范项目的3000吨级碳捕集装置已运行一年多，捕获二氧化碳3500余吨；其上海石洞口二厂的10万吨碳捕集装置是目前全球规模{zd0}的。而中电投在双槐电厂万吨级捕集装置的基础上，也将开展大型吸收设备强化和过程优化的技术研究，建设10万吨级电厂二氧化碳捕集示范工程。
西安热工研究院总工程师许世森是我国CCS的领军人物之一，隶属于华能集团。他说：“20年前，搞脱硫和脱硝被许多人认为是高成本、‘多此一举’，但环境污染和修复环境的巨大代价使人们很快认识到，必须脱硫脱硝，此时，我们才发现自己没有技术。今天的CCS不能像当年搞的脱硫脱硝一样。”
杜云贵博士在接受采访时多次对记者强调，现在考察碳捕集项目，一定要注意区分一个概念，那就是技术平台和产业化的区别。他说，我们现在所做的一切，并不是要在短期内靠它赚多少钱，而更多的是瞄准了这个技术在环境保护上的重要意义，和该技术在世界范围内的长远发展，以此作为技术研发的平台。“当然，要真正地使这项技术在国内有更好发展，恐怕还需要国家层面的政策支持和来自社会各界的理解和重视。我们期待国家尽快出台相关的产业政策，扶持碳捕集技术。”
高昂的成本是制约碳捕集技术迅速推广的重要原因，除此之外，还有两个方面因素。其一，其推广过程还存在诸多不确定因素，不像脱硫脱硝，在技术已经很成熟的情况下，国家出台了强制标准，并给予了适当的电价补贴。刚刚起步的脱碳技术，更需要国家在政策上的倾斜。西方国家在这方面已经有所行动：美国的经济刺激方案中有34亿美元用来启动碳捕集技术的应用；欧盟已通过总量管制与排放计划限制温室气体的排放，并公布了对去年使用碳捕集技术相关部门进一步的鼓励措施；英国、澳大利亚和其它一些国家也都许诺要资助相关的示范项目。此外，电价补贴和征收碳税将是更可取的办法。对脱碳发电给予一定的电价补贴，可以补偿电厂因配备脱碳装置带来的成本损耗；而征收碳税可以提高二氧化碳的排放成本，并将这些税收转给电力企业进行技术开发。
另一方面，英国、澳大利亚等国已着手建立CCS相关法规和标准，我国这方面尚未起步。面对如此空白，监管部门很难对CCS的选址、运输、运行以及后续活动进行合理、准确的评估和管理。杜云贵认为，应该把CCS的一些前期工作放在国家层面来做，这样也可以有效避免重复建设和浪费。政府应该从战略布局出发，针对二氧化碳的捕集、封存及利用作出规划，并协调各方面关系，打造真正的碳减排产业链条。

【记者手记】：捉的不是CO，是意识
采访中遇到的碳捕集技术研发人员，都出人意料的年轻。然而，即使是年轻的他们，即使是切身参与碳捕集项目的他们，面对“捉碳”仍有着许多的惊奇。喻江涛博士告诉我，几年前这还只是一个梦想，没想到这么快就变成现实了。
技术的创新，总是在以日新月异的速度前行着。而这样的速度，更多地是来自于人类对未来的勇敢设想和对技术的渴望。捉捉二氧化碳的迷藏，在地球变暖、碳减排任务艰巨的当下，从最初的一个想法开始，萌芽、结实。
支撑这个创新的，其实是我们对家园的捍卫。套句时下流行的网络用语，如今，我们捉的不是二氧化碳，而是节能减排的环保意识。
全球30%~40%的二氧化碳排放来自于燃煤电厂，而在煤炭资源丰富的中国，这个指标高达40%~50%。（中国化石燃料排放的二氧化碳中，电力和供热部门排放约占50%，而燃煤发电是我国电力供给主要来源，也是我国化石燃料二氧化碳的主要集中排放源。）经济要持续发展，需要的能源数量仍将直线上升。节能减排任务艰巨，我国已经面向世界作出了承诺。在这样的时刻，我们更加需要一种时时刻刻铭记于心的环保意识，无论是国家、企业，还是我们每个人，都应该牢记。
在采访过程中，我常常被这样一种环保意识所感染。从3000吨，到万吨，再到10万吨，数量级的不断攀升，不仅仅代表了我国在碳捕集技术上的进步，更传递着电力行业节能减排的信心与决心。也许，这样的新技术还在摸索，还在徘徊，还面临着不那么清晰的未来，但我们已经在行动。
此次关于“碳捕集”项目的调查，也希望能够在介绍新技术的同时，表达我们对电力环保事业的重视和对秉持着环保理念的创新者的敬仰，更希望能够通过我们的记录，引起更多人对环境保护的xx。

【延伸阅读】：电厂碳捕集的路径选择
如果将全球温室气体排放量按行业统计，发电行业是{zd0}的排放源，它还将是2050年前增长最快的排放源，其中，燃煤发电是碳排放的最主要来源。而在现阶段及今后很长的一段时间，全球仍将有大量的燃煤电厂在运行。因此，控制温室气体排放，首先要找到一种针对燃煤电厂的脱碳解决方案。
据专家介绍，目前电厂有三种捕碳路线：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧。每条路线适用于不同类型的发电厂。
常规的火电厂可以加装捕集装置，进行燃烧后捕集。本次调查中所涉及的两个碳捕集项目就是典型的燃烧后捕集技术。该技术路线适合于任何一种火力发电，但是，通过燃烧系统产生的烟气压力通常接近于大气压，而且二氧化碳的浓度低（10%～15%），含有大量的氮气，产生的气体流量巨大，全部捕集的话系统十分庞大。
燃烧前捕集技术只能用于新建发电厂，主要运用于IGCC系统中。由于IGCC一般为高压富氧气化，产生的煤气经过水煤气变换后，主要含有氢气和二氧化碳，气体压力和二氧化碳的浓度都很高。在此时对二氧化碳进行富集，捕集系统小、能耗低，加上在其他污染物控制以及效率上的潜力，这种路线得到了广泛的xx。华能在建的天津IGCC示范电站就是燃烧前捕集项目。但IGCC发电技术仍面临着投资成本高，可靠性还有待提高等问题。
富氧燃烧仍采用传统燃煤电站的技术流程，只是通过制氧技术，将空气中大比例的氮气脱除，直接采用高浓度的氧气与抽回的部分烟气混合的气体来替代空气，这样得到的烟气中将直接得到高浓度的二氧化碳气体，可以直接进行处理和封存。该技术路线遇到的{zd0}的困难是制氧技术的投资和能耗太高，现在还没找到一种廉价低耗能动技术。现在，在欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧的项目。在德国，有个3万千瓦的黑泵电厂，该电厂实际就是通过富氧燃烧捕捉二氧化碳的一个试点。在法国，应用富氧燃烧捕捉技术的法国道达尔示范电厂计划将捕捉的15万吨埋封存在废弃的气田中。如果试点成功，富氧燃烧可能与燃烧后处理竞争市场。

【名词解释】：
CCS(Carbon Capture and Storage碳捕集和储存的缩写)，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，并使之长期与大气隔绝的过程”。CCS的产业链由四部分组成，即捕捉、运输、存储和监测。根据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)的调查，该技术的应用能够将全球二氧化碳的排放量减少20%至40%，将对气候变化产生积极的影响。
CCU(Carbon Capture and Use碳捕集和利用的缩写)，是先将二氧化碳进行储存，之后再将储存的二氧化碳进行有效利用。如二氧化碳和氢可进行甲烷、甲醇等有机化工产品的生产，达到循环利用的目的；也可将二氧化碳用于碳纤维、工程塑料、沥青、建材等的生产，进行{yj}固碳；还可利用植物的光合作用进行生物固碳。此外，二氧化碳和氢的牵手也将拓展未来氢能的利用领域。

巨轮股份(002031)烟台万华(600309)上海电力(600021)安凯客车(000868)S前锋(600733)重庆钢铁(601005)大连控股(600747)江西铜业(600362)常林股份(600710)*ST国祥(600340)界龙实业(600836)东安动力(600178)张裕Ｂ(200869)大龙地产(600159)山(002173)浪莎股份(600137)金德发展(000639)中国卫星(600118)东方金钰(600086)ST新天(600084)芜湖港(600575)冠城大通(600067)太龙药业(600222)四川路桥(600039)龙净环保(600388)精诚铜业(002171)西南证券(600369)锦江Ｂ股(900934)亚宝药业(600351)金桥Ｂ股(900911)兰太实业(600328)昆明机床(600806)福田汽车(600166)天业股份(600807)大元股份(600146)华电Ｂ股(900937)铁龙物流(600125)东北电气(000585)美尔雅(600107)恒邦股份(002237)上海梅林(600073)准油股份(002207)黄山旅游(600054)双钱股份(600623)中海发展(600026)鲁阳股份(002088)白云机场(600004)江苏宏宝(002071)恒宝股份(002104)德美化工(002054)高新发展(000628)宜科科技(002036)*ST能山(000720)鑫富药业(002019)新华都(002264)*ST琼花(002002)双环科技(000707)金马股份(000980)桐君阁(000591)首钢股份(000959)特尔佳(002213)丰原生化(000930)宝信Ｂ股(900926)三一重工(600031)新疆众和(600888)上海机场(600009)雪莱特(002076)远兴能源(000683)世博股份(002059)*ST工新(600701)华孚色纺(002042)怡亚通(002183)航天电器(002025)汉钟精机(002158)大族激光(002008)冠福家用(002102)九芝堂(000989)珠海中富(000659)长源电力(000966)帝龙新材(002247)金牛能源(000937)保税科技(600794)*ST亚华(000918)焦作万方(000612)鞍钢股份(000898)中联重科(000157)新希望(000876)基金安顺(500009)四川圣达(000835)浙富股份(002266)陕西金叶(000812)广电运通(002152)西北化工(000791)迪马股份(600565)本钢板材(000761)水井坊(600779)四川美丰(000731)南山铝业(600219)海德股份(000567)江铃Ｂ(200550)