這里，現(xiàn)在埋藏著1676億噸煤炭，將來(lái)在地下3000米深處，將埋藏著煤炭的衍生物二氧化碳。

6月，艷陽(yáng)高照，鄂爾多斯高原的紫外線分外強(qiáng)烈，一群人正往一個(gè)豎著奠基石碑的沙坑里培土。

神華集團(tuán)二氧化碳捕集與封存（Carbon Capture and Storage，簡(jiǎn)稱CCS）工業(yè)化示范項(xiàng)目在此開(kāi)工。

沙坑不大，實(shí)在無(wú)法從中看出CCS的端倪。離這個(gè)坑不遠(yuǎn)的是神華煤氣化制氫裝置，這是神華煤直接液化生產(chǎn)線的裝置之一。

神華CCS工業(yè)化示范項(xiàng)目將從該生產(chǎn)線中捕集二氧化碳，經(jīng)處理后用低溫液體槽車運(yùn)送到距捕集地約17公里的封存區(qū)域，在那里神華集團(tuán)要打一個(gè)注入井，二氧化碳將通過(guò)注入井被注入地下1000米至3000米的咸水層中封存。

位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯的神華煤直接液化項(xiàng)目商業(yè)化運(yùn)行近2年后，神華集團(tuán)又將在此地開(kāi)展二氧化碳的捕集和封存探索。

神華集團(tuán)方面希望能在2010年12月31日之前能把二氧化碳注入地下，第一步先實(shí)現(xiàn)每年封存10萬(wàn)噸的能力，即每小時(shí)捕集約12噸二氧化碳進(jìn)行封存，初步預(yù)計(jì)投資額為2.1億元人民幣。未來(lái)，神華集團(tuán)在示范項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，將分步實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)噸/年、300萬(wàn)噸/年的封存能力。

全流程CCS項(xiàng)目

“這是中國(guó)第一個(gè)、也是世界第一個(gè)把二氧化碳封存在咸水層的全流程CCS項(xiàng)目。”北京大學(xué)工學(xué)院副院長(zhǎng)、清潔能源研究院院長(zhǎng)張東曉評(píng)價(jià)說(shuō)，他負(fù)責(zé)牽頭神華CCS項(xiàng)目技術(shù)支持組的研究工作。

CCS指將二氧化碳從工業(yè)排放源捕集并永久封存的綜合技術(shù)，碳捕集在中國(guó)并不新鮮，已有三個(gè)碳捕集示范項(xiàng)目，但均未實(shí)現(xiàn)碳封存，不能稱之為CCS。

碳封存方面，中石油集團(tuán)有所涉足，其于去年年底，在吉林油田開(kāi)展了利用二氧化碳強(qiáng)化石油開(kāi)采（EOR，Enhanced Oil Recovery）的試驗(yàn)，利用二氧化碳把藏匿于地底下巖石孔隙中的石油擠壓出來(lái)以大大增加石油產(chǎn)量，EOR也具有封存二氧化碳的作用。但該試驗(yàn)不涉及碳捕集。

世界第一個(gè)把二氧化碳封存在咸水層的全流程CCS項(xiàng)目發(fā)端于神華集團(tuán)，源于其以煤炭為基礎(chǔ)。神華集團(tuán)是中國(guó)最大的煤礦央企，擁有最大規(guī)模的煤炭產(chǎn)量，任何行為都與煤炭息息相關(guān)。中國(guó)神華煤制油化工有限公司黨委書(shū)記林長(zhǎng)平稱，只要一動(dòng)用煤炭，二氧化碳就不可避免，這和它的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。

神華一期108萬(wàn)噸/年煤直接液化項(xiàng)目目前已打通全流程，并正式穩(wěn)定運(yùn)行，其二氧化碳排放量備受關(guān)注。神華鄂爾多斯煤制油分公司副總經(jīng)理王鶴鳴對(duì)本報(bào)表示，目前，煤直接液化項(xiàng)目每生產(chǎn)一噸油，估算將排放兩噸多二氧化碳。

林長(zhǎng)平指出，神華集團(tuán)從煤直接液化工程建設(shè)開(kāi)始，就對(duì)CCS給予很大關(guān)注。這個(gè)全流程CCS項(xiàng)目便是配合煤直接液化工程開(kāi)展的。

對(duì)于神華CCS項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，碳捕集并非難事，而且捕集成本遠(yuǎn)低于電廠的碳捕集，王鶴鳴解釋說(shuō)，煤直接液化項(xiàng)目的煤氣化制氫過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生87％濃度的富含二氧化碳混合氣體，濃度遠(yuǎn)高于電廠的排放氣體，神華將通過(guò)碳捕集獲取濃度超過(guò)95％的二氧化碳。然后把二氧化碳?jí)嚎s成超臨界狀態(tài)，即處于液體狀態(tài)，但又具有氣體的某些性質(zhì)。

碳封存的挑戰(zhàn)

真正的挑戰(zhàn)在碳封存階段。

碳封存地點(diǎn)位于烏蘭木倫鎮(zhèn)布連海子村，現(xiàn)在那里是一片荒蕪的沙漠空地，距捕集地約17公里。超臨界狀態(tài)的二氧化碳將由低溫液體槽車運(yùn)送到那里，然后被高壓泵以35～40MPa的壓力，通過(guò)注入井注入地下深處，穿越白堊紀(jì)、石炭紀(jì)……自此在地下封存千年以上。

王鶴鳴感慨，怎樣使二氧化碳既能儲(chǔ)存，不污染大氣、地下水，又不會(huì)通過(guò)縫隙流竄跑到煤礦斷裂帶、氣田，這都存在不確定因素，是工程中最困難的地方。

適合二氧化碳封存的地方取決于很多條件，首先是二氧化碳能夠被注進(jìn)去，巖層性質(zhì)比較適宜儲(chǔ)存；另外是地下深處有儲(chǔ)蓋組合，儲(chǔ)層相當(dāng)于房子，能容納二氧化碳，蓋層相當(dāng)于屋頂，能防止二氧化碳泄露到大氣中。

封存地的選擇非常關(guān)鍵，神華CCS項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已對(duì)布連海子村的地質(zhì)情況進(jìn)行了三維地震勘探和初步分析。張東曉指出，在那里的地下2000米左右，有幾個(gè)儲(chǔ)蓋組合，相當(dāng)于有好幾層樓，有房間、有天花板。

這只是初步地質(zhì)分析，6月13日在北京大學(xué)舉行的神華CCS項(xiàng)目鉆井設(shè)計(jì)與地質(zhì)研究首次協(xié)調(diào)會(huì)上，把二氧化碳先注入到哪層、是分層注入還是多層注入？成為熱烈討論的話題。

張東曉表示，在鉆探注入井的同時(shí)，要進(jìn)行巖心和咸水樣采樣、分析，從井壁取巖芯進(jìn)行分析；還要進(jìn)行試注，看二氧化碳能否被注入進(jìn)去，如果不行，看能否通過(guò)增加壓力解決。如果辦法不奏效，就要考慮換地方打井。

對(duì)于具體時(shí)間，王鶴鳴對(duì)本報(bào)表示，預(yù)計(jì)在8月份開(kāi)始打井。

封存模式趨向

CCS需要較大的投入，神華CCS項(xiàng)目初步預(yù)計(jì)投資額為2.1億元人民幣，其收益問(wèn)題是一個(gè)關(guān)注焦點(diǎn)。

王鶴鳴說(shuō)：“我認(rèn)為CCS是封存二氧化碳潛力最大的手段，但需要國(guó)家投入和配套政策，作為企業(yè)，當(dāng)然會(huì)考慮經(jīng)濟(jì)效益，如果能夠和EOR結(jié)合，這樣企業(yè)的動(dòng)力就更大，投入將更大膽。”

對(duì)于碳封存，國(guó)際上有三種方式，第一種是油氣田封存CO2-EOR，EGR方式，既提高石油和天然氣的采收率，又可實(shí)現(xiàn)碳封存，技術(shù)已經(jīng)基本成熟；第二種是深層煤層封存，并用于提高煤層氣的采收率（ECBM），目前處于前期探索試驗(yàn)階段；最后一種是深層咸水蓄水層封存，該封存方式封存的二氧化碳量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前兩種，最高可封存10萬(wàn)億噸二氧化碳，這種技術(shù)也日趨成熟，但目前缺少商業(yè)化運(yùn)行的工業(yè)裝置。

神華CCS項(xiàng)目采用的碳封存方式正是最后一種方式，這種方式封存的二氧化碳量雖然大，但在目前情況下，還不會(huì)立即產(chǎn)生效益，所以王鶴鳴希望能和EOR結(jié)合。

神華CCS項(xiàng)目如何與EOR結(jié)合？據(jù)介紹，該項(xiàng)目地點(diǎn)距離中石油的長(zhǎng)慶油田不算太遠(yuǎn)，如果能把二氧化碳輸送給石油生產(chǎn)企業(yè)，修一條管道把神華的二氧化碳輸送到中石油的長(zhǎng)慶油田進(jìn)行驅(qū)油，可增加長(zhǎng)慶油田的石油產(chǎn)量，神華也可收回一部分成本。

接近中石油的人士向本報(bào)表示，中石油方面不是沒(méi)意識(shí)到EOR的好處，在吉林油田也有EOR示范工程，最主要原因是該油田是一個(gè)典型的“三低”油田，而且在吉林油田發(fā)現(xiàn)了大量的含二氧化碳?xì)獠兀@些二氧化碳天然存于地下，無(wú)需購(gòu)買(mǎi)，而目前長(zhǎng)慶油田的采油率很不錯(cuò)，所以認(rèn)為EOR可以再等一等。

該人士指出，主要的問(wèn)題還是在運(yùn)營(yíng)機(jī)制方面，另外，EOR需要穩(wěn)定的氣源，中石油方面擔(dān)心工廠無(wú)法提供一個(gè)穩(wěn)定的氣源，此外，二氧化碳的價(jià)格也是考慮的問(wèn)題之一，中石油方面希望二氧化碳價(jià)格不超過(guò)人民幣200元/ 噸，否則無(wú)法彌補(bǔ)成本。

CCS商業(yè)前景待考

可以說(shuō)，以煤炭為基礎(chǔ)的神華集團(tuán)擁有先進(jìn)的煤制油與煤化工產(chǎn)業(yè)，最不缺的就是二氧化碳，可是，二氧化碳能賺錢(qián)嗎？

而且，大部分公司更傾向于用天然二氧化碳，世界資源研究所（WRI）資深研究員Sarah Forbes對(duì)本報(bào)表示，在美國(guó)，許多EOR項(xiàng)目使用的二氧化碳都是在地下自然存在的，但在世界上也有幾家公司一起合作來(lái)運(yùn)營(yíng)CCS項(xiàng)目的模式，比如澳大利亞的Gorgon項(xiàng)目，就是雪佛龍公司與其他天然氣公司和油公司一起進(jìn)行的。Gorgon項(xiàng)目將在2014年開(kāi)始投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

世界上著名的CCS與EOR結(jié)合的案例是，從2000年9月開(kāi)始，美國(guó)達(dá)科他氣化公司（Dakota Gasification Company）的大平原合成燃料廠（The Great Plains Synfuels Plant）將每天產(chǎn)生的廢氣，其中96％是二氧化碳，通過(guò)一條205英里（相當(dāng)于328公里）的管道，送至加拿大最大石油公司 EnCana的Weyburn 油田。

但神華集團(tuán)一無(wú)油田、二無(wú)氣田，想做EOR，EGR不易。從管道修建來(lái)看，美加之前那條328公里長(zhǎng)的二氧化碳輸送管道成本為1億美元，粗略計(jì)算，每公里管道的成本為30萬(wàn)美元，如果從神華碳捕集地修一條管道到中石油長(zhǎng)慶油田的話，以100公里距離計(jì)算，大約需要2.1億元人民幣的投資。僅從修建管道來(lái)看，神華就需要和中石油好好洽談一番。

除了和EOR，EGR結(jié)合，王鶴鳴還希望能把食品級(jí)二氧化碳出售給飲料公司、啤酒公司，把固體二氧化碳（俗稱“干冰”）出售給演出公司、食品保鮮公司，但這些公司對(duì)二氧化碳的需求量非常有限。

他也非常關(guān)注對(duì)二氧化碳的新型用途，比如國(guó)際上用二氧化碳制作可降解的飯盒、用二氧化碳和氫反應(yīng)合成甲醇等新研究。

但這些都不是盈利的大頭，說(shuō)起“國(guó)內(nèi)有可能在2012年前后開(kāi)征碳稅”，王鶴鳴的眼睛一亮：“如果一旦開(kāi)征碳稅，CCS的隱藏效益將會(huì)非常高。以碳稅稅率20元/噸來(lái)計(jì)算的話，以一個(gè)企業(yè)每年排放1000萬(wàn)噸二氧化碳計(jì)算的話，一年就要交2億元碳稅，到時(shí)候大家肯定爭(zhēng)著啟動(dòng)CCS，神華則占了先機(jī)。”

由于挪威政府對(duì)于公司排放到大氣中的每噸二氧化碳征收約50美元的碳稅，挪威位于北海的Sleipner天然氣田1996年就開(kāi)展了CCS項(xiàng)目，也是世界上最早的海水咸水層封存項(xiàng)目，灌注能力為100萬(wàn)噸/年。

清華大學(xué)熱能工程系助理研究員許兆峰表示，CCS項(xiàng)目要想有收益，要么征收碳稅、要么國(guó)家給相關(guān)優(yōu)惠政策。

王鶴鳴還希望，CCS項(xiàng)目能納入CDM項(xiàng)目，目前正向國(guó)家發(fā)改委及有關(guān)咨詢機(jī)構(gòu)咨詢。“規(guī)模到100萬(wàn)噸/年的時(shí)候，就一定要考慮效益情況，畢竟那時(shí)候的投資額要到十億元或者更多了。”

不過(guò)，二氧化碳封存的風(fēng)險(xiǎn)也是國(guó)際上一直在探討的問(wèn)題，曾經(jīng)有天然封存的二氧化碳從喀麥隆的尼約斯湖（Lake Nyos）噴出，造成附近人畜死亡。

北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院教授、美國(guó)勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家張可霓則對(duì)本報(bào)表示，這樣的二氧化碳“殺人湖”只是個(gè)案，世界上的CCS項(xiàng)目至今沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何問(wèn)題。

張可霓使用一種叫tough2的模型，利用地質(zhì)調(diào)查參數(shù)、三維地震數(shù)據(jù)等資料，在二氧化碳尚未注入之前，為神華CCS項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)上預(yù)測(cè)二氧化碳在地底下的位移情況，逐步預(yù)測(cè)5年、10年、20年、100年、500年、1000年之后的二氧化碳情況。tough2模型可模擬其變化。

這種模擬是注入二氧化碳前的模擬，注入后，監(jiān)測(cè)二氧化碳是否泄露有幾種方式。王鶴鳴指出，在注入井旁邊幾十米的地方，還會(huì)打一個(gè)監(jiān)測(cè)井進(jìn)行監(jiān)測(cè)，另外，就是在注入的二氧化碳里面，加入少量示蹤劑，在大氣環(huán)境中檢測(cè)有沒(méi)有示蹤劑泄露出來(lái)，還有，0米到3000米之間，有檢測(cè)儀器，采集不同層部的二氧化碳標(biāo)本，看二氧化碳是否泄露。

風(fēng)險(xiǎn)固然存在，但CCS廣受國(guó)際關(guān)注，比如環(huán)保咨詢機(jī)構(gòu)AEA集團(tuán)給英國(guó)政府提供的咨詢文件規(guī)定：凡是新建的火力發(fā)電廠必須提供CCS的示范證明才能獲準(zhǔn)在英國(guó)上馬。在這樣的背景下，中國(guó)需要走出第一步。

張東曉表示，神華CCS工業(yè)化示范項(xiàng)目的目的，就在于掌握關(guān)鍵技術(shù)，為將來(lái)如何能夠降低費(fèi)用、提高效率做準(zhǔn)備。

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