工程化CCUS全流程技术及其进展

集群化规模部署是CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)去碳产业发展的必由之路,创新发展工程化CCUS全流程技术是实现中国CCUS去碳产业集群化规模部署的关键和紧迫需求,对中国能源安全保障和碳中和目标实现意义重大。基于调研和研究工作积累,阐释了工程化CCUS全流程技术的科学内涵,提出了工程化CCUS全流程技术的概念,归纳了该技术体系的基本模式、应用模式和技术关键组合模式,梳理了其技术科学流程;概述了工程化CCUS全流程技术的关键技术环节,探索揭示了CCUS全流程技术的形成机制;概要总结了国内外代表性CCUS全流程技术工程项目实例;讨论和前瞻了工程化CCUS全流程技术当前所面临的技术挑战及攻关方向。已有研究工作表明:工程化CCUS全流程技术以节能高效的CO_(2)捕集、CO_(2)化工生物与矿化固碳、CO_(2)高效地质利用封存为关键环节和核心内涵,以CCUS源汇匹配、技术集成匹配和系统优化为形成关键机制;CCUS全流程技术模式复杂多样,其研发的技术科学流程由5个主要步骤构成;工程化CCUS全流程技术体系框架已经建立,研发和应用取得诸多进展,但中国与欧美发达国家在该领域仍有差距;加快CCUS集群化规模部署的工程示范、强化全流程形成机制等CCUS集群化规模部署技术科学基础研究、重点突破CO_(2)捕集、地质封存等工程化CCUS全流程技术关键环节成为应对挑战的主要攻关方向。

蒙古国SNG项目全流程CCUS预可行性研究

蒙古国Baganuur煤矿附近拟建设煤制天然气项目(synthetic natural gas,SNG),为了促进煤转化项目的低碳可持续发展,拟开展SNG项目全流程碳捕集,利用和封存(carbon capture,utilization and storage,CCUS)的预可行性研究。针对蒙古国的SNG项目特点和地质条件,采用预可行性研究框架完成了咸水层封存场地的评价与筛选、场地性能评估、全流程CCUS项目技术设计、技术经济评价等研究内容。初步的场地适宜性评估结果显示:Nyalga盆地具有大量的高适宜的CO_(2)-EWR封存场地和充足的封存容量,目标封存场地的储盖层性能良好。全流程CCUS项目的设计流程为工艺过程分离的高浓度CO_(2)直接压缩,经管道运输至临近的咸水层场地,设定CO_(2)总捕集量的90%用于强化深部咸水开采(CO_(2)enhanced the recovery of water,CO_(2)-EWR),10%出售给蒙古国石油企业开展提高原油采收率(CO_(2)enhanced the recovery of oil,CO_(2)-EOR)研究示范或其他用途。经过评估,20年项目周期的全流程CCUS项目的综合平准化成本为18.8USD/t CO_(2),年减排规模为5Mt CO_(2),年增采深部咸水5.13Mt。研究为蒙古国内开展CCUS技术提供参考,同时也为一带一路国家低碳、可持续地利用化石能源并发展工业提供参考。

CCUS对中国粗钢生产的碳减排潜力评估

在评估2019年277个涉及粗钢生产的钢铁企业和17.6亿tCO_(2)排放量的基础上,采用针对钢铁行业的全流程CCUS系统评价模型(ITEAM-CCUS模型)研究了粗钢生产结合碳捕集利用与封存技术(CCUS)的CO_(2)减排潜力.评估设置了8种情景,初步回答了钢铁行业的粗钢生产通过规模化CCUS的减排规模、成本范围、封存场地、优先企业分布等关键问题.结果显示:粗钢企业开展全流程CCUS项目可以实现大规模的CO_(2)减排.在早期示范机会情景,企业全流程CO_(2)强化深部咸水开采(CO_(2)-EWR)和CO_(2)提高石油采收率技术(CO_(2)-EOR)结合项目增加67~467元/t粗钢的单位成本(60%捕集率的平准化成本低于300元/t)可以年累计减排8.7亿t规模CO_(2),约占总捕集量的88%;单独EWR项目年累计驱替深部咸水10.5亿t.具有CCUS改造潜力的粗钢企业主要分布于渤海湾盆地、准噶尔盆地、江汉盆地与鄂尔多斯盆地.