中国碳捕集、利用与封存技术研发与示范
以气候变化为核心的全球环境问题日益严重， 已经成为威胁 人类可持续发展的重要挑战。 根据政府间气候变化委员会第 4 次 评估报告(IPCC AR4)结论，全球地表平均温度近百年来
(1906-2005年)升高了 0.74 °C,主要是由于化石燃料燃烧和土 地利用变化等人类活动排放的温室气体(主要包括 CO2
、CH4和 N2O等)导致大气中温室气体浓度增加所引起的 ［1-2］。情景研究预测，到本世纪末，大气中温室气体的浓度 将增加 1 倍，全球平均温度仍将上升 1.1- 6.4 C ，海平面可能上 升 0 . 6m［ 1 -2 ］。为避免对气候系统造成不可逆转的不利影响， 必须采取措施减少和控制温室气体的产生和排放。
削减以CO2为主的温室气体排放已成为当今国际社会关注 的热点。碳捕集与封存 (Carbon Capture and Storage, CCS) 技
术作为是一项新兴的、 具有大规模减排潜力的技术， 有望实现化 石能源使用的CO2近零排放，被认为是进行温室气体深度减排最 重要的技术路径之一。近年来，为促进该技术的发展
与应用，欧 盟、美国、澳大利亚等发达国家均已启动大规模的计划推动 CCS 技术的研发与示范，并在 8国集团( G8)、 20国集团( G20)、 碳收集领导人论坛(CSLF等框架下积极推动CCS在全球范围的 发展［ 3］。
中国能耗总量大， 能源结构以煤为主的现实在未来将长期存 在，在温室气体减排问题上也将面临越来越大的压力。开展 CCS 技术的研发和储备， 将为中国未来温室气体减排提供一种重要的 战略性技术选择。 为积极应对气候变化， 增强控制温室气体排放 技术能力，中国对CCS技术给予了积极的关注和高度重视， 政府、 科研机构和企业从不同的层面围绕该技术领域开展了大量的工 作。
1 碳捕集、利用与封存技术及其特点
CCS技术是指将C02从电厂等工业或其他排放源分离，经富 集、压缩并运输到特定地点，注入储层封存以实现被捕集的 CO2 与大气长期分离的技术］4-5 ］。CCS是一项系统技术，包括 C02 捕集技术、 运输技术和封存技术的系统集成， 主要应用对象为大 规模的C02排放点源，包括电厂、煤化工厂等。根据排放源类型 的不同，捕集技术分为燃烧后捕集、 燃烧前捕集和富氧燃烧捕集， 分别用于传统燃煤电厂、IGCC电厂和富氧燃烧系统。
运输可采 用槽车、船舶、管道等方式。 封存方式包括地质封存与海洋封存， 地质封存可在深层咸水层、油气藏和深层煤层中进行。
C02是工业活动的必然产物，对其进行捕集和封存在经济效 益上是纯耗费的行为， 如能加以资源化利用， 可创造额外的经济 和环境效益。为此，我国格外关注创新型 C02资源化利用技术的 研发，提出系统发展碳捕集、利用与封存( Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS )技术，并在国际社会产生了 一定影响。 2010 年 7 月，主要经济体能源安全与气候变化论坛
(MEF成立了 CCUSE作组，以推动 CCU战术在全球层面的研 发、示范与推广。
ccuS技术是一项具有战略意义的新兴温室气体控制技术， 总体上尚处于研发和示范阶段， 目前仍存在许多制约其发展的突 出问题［6-7 ］，主要包括：①高能耗，以电厂燃烧前捕集系统 为例，在目前的技术水平下低浓度 CO2的捕集、分离、提纯将降 低整个电厂发电效率约 20%，此外运输、注入等环节也均需消耗 能量；②高成本，高能耗势必带来高成本，目前技术水平下 CO2
捕集成本约13-51美元，约占全流程成本80%左右；③可持续发 展效益不显著，除实现控制 C02非放外，没有其他方面的经济、 环境效益， 额外的能源消耗还可能释放更多的氮氧化物、 硫化物 和颗粒物等常规环境污染物； ④长期封存的安全性和可靠性存在 风险，圭寸存的C02若发生泄漏可能危害人体健康、 影响当地生态
系统，进行C02封存还可能污染地下水，甚至可能诱发地震。因 此，加强技术研发和示范以解决这些问题是现阶段推动该技术发 展的重点。
2中国CCUS技术政策 为引导和推动该技术的发展， 《国家中长期科学和技术发展 规划纲要( 2006-2020 年)》在先进能源技术重点研究领域提出 了“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”；《中国应对气候变化科技专项行动》明确将 C02捕集、利
用与圭存技术开发作为控制温室气体排放和减缓气候变化的重
要任务之一；《中国应对气候变化国家方案》将 CCUS等煤清洁
高效开发与利用技术的开发列为我国温室气体减排领域的重点 工作之一。
“十一五”期间，国家重点基础研究发展（ 973）计划、国 家高技术研究发展（863）计划等支持对C02捕集、资源化利用 与封存相关科学理论、 关键技术等展开研究， 旨在加强技术创新， 促进能耗和成本降低，深化和拓展C02资源化利用途径，提高其 可持续发展效益。“ 973”计划“十一五”期间安排了“温室气 体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存”项目， 围绕适合中 国地质特点的C02埋存标准制订及应用潜力评价； C02地下埋存
的地质学理论；C02地下埋存的监测和前缘预测技术；注 C02提 高原油采收率的多相多组分相态理论； C02驱替过程中多相多组
分非线性渗流机理和规律； 02/C02循环燃烧及污染物的协同脱
除；燃煤C02分离与富集；C02防腐、结垢等工程技术与方法等 展开研究。“ 863”计划资源环境技术领域在“十一五”期间安 排了“二氧化碳的捕集与封存技术”重点项目， 研发吸附、 吸收 等C02捕集技术，探索C02封存技术。项目包括3个课题，分别 围绕新型高效吸收溶剂、 特大型吸收设备强化和过程优化； 新型 高效吸附材料的制备筛选和基础物性、 吸附分离过程优化； 咸水 层封存能力评价、 安全性以及封存效果监测开展具体的研发与示 范工作。
3中国CCUS技术研发与示范
与国外发达国家相比，我国 ccuS技术研发工作起步较晚， 但近年来发展迅速。 在国家相关科技政策的引导下， 一些国内高 校、研究院所、企业等已经围绕 C02封存、利用和埋存开展了许 多具体的研究和示范工作，在部分技术领域，技术水平、示范规 模及运行效果甚至已经走在世界前列。在全流程 ccuS技术整合
与示范方面， 部分国内企业也已开始行动， 一些工业级试验和示 范正在开展。
3.1C02 捕集技术研发与示范
目前，我国专门围绕C02甫集技术开展的研发与示范活动主 要集中在燃烧后和富氧燃烧， 这是因为燃烧前捕集技术研发要以 IGCC发电系统为基础，而我国IGCC发电系统目前仍处于研发阶 段。当前我国主要的 C02甫集技术示范活动的基本情况见表 1。
