全球碳捕集利用与封存现状与环境影响
发布时间：2020-03-16来源：未知 编辑：admin
2018年7月环保部举办的“全国二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术培训班（2期）”上，来自全球碳捕集与封存研究院的马湘山研究员讲解“全球碳捕集利用与封存现状与环境影响”。
全球碳捕集与封存研究院是澳大利亚的研究院，旨在全球推广CCUS。研究院在华盛顿特区、布鲁塞尔、伦敦、北京和东京设立了办公室，通过一个网络平台吸纳会员进入研究院，认同CCS技术，在全球推动CCUS。参与的政府包括美国、澳大利亚、英国、加拿大、日本、墨西哥，还有很多企业如壳牌、BP、中石化等，高校及科研院所和非政府组织。
第一部分：全球碳捕集利用与封存现状
2017年各地区/国家共有37个项目，一年捕集量达到40万吨，按照不同的阶段，属于建设阶段和运营阶段，一共有21个项目，北美比较多，有16个。
未来12个月，即今年和明年，由2010年7个项目增长到现在17个项目。CCUS项目投入比较大，商业推动比较困难。全球范围内，每年仍然有比较大的增长。
据估算，发达国家的二氧化碳注入量，现在共达2.2亿吨，通过CCUS实现减排的力度比较大，美国遥遥领先，其他国家难以超越，其次是加拿大、挪威。图中蓝色是汽油，图表显示可以实现商业应用，是一种和二氧化碳结合比较好的方式。像其他橘黄色代表的地质封存，则可能动力不大。把二氧化碳封存在地下，没有收益，有点像为了人类实现战胜气候变化做贡献，其道德层面更高，所以目前商业应用前景比较好。尤其是美国，对汽油补贴税收减免更大，主要还是汽油。
CCS部署稳步前进。灰色图对应右轴，从20世纪70年代到2018年呈井喷式的增长，右边是实际的注入量2.2亿吨。橘黄色是二氧化碳捕集能力，达到了3700万吨，无论注入量或实际达到的量，增长幅度均较大，该工作在全球范围内得到认可，各个国家推进力度也较大。
2020年各国实际和预期应用的CCS项目中，CCS项目需要达到国外标准的100万吨的规模才能抵消成本，中国CCS项目中胜利油田封存量较大近40万吨，美国、加拿大的项目规模较大，达到了100万吨。发达国家对CCS的推动力较大。
2020年各行业实际和预期应用的CCS项目，发电、煤转换、化工、钢铁、天然气加工、化肥、炼油等不同行业，其规模也是100万吨。天然气和天然气捕集成本相对较低，因此投入较多；发电相对比较少，大多数项目集中在这一行业。几个大项目均为关于天然气加工的项目。
17座大规模CCS项目正在运行。蓝色星星代表正在建设的，黄色代表已经建成投产的。整个地图显示，全球CCS在稳步推进，美国量级比较大，中国仍属于起步阶段，自2006年开始至今十几年期间，但是量还是没有上去，希望更多的企业能够投入CCS事业。
图片展示的是全球CCS里程碑式的项目，加拿大的边界大坝，美国、挪威、巴西的CCS项目都是非常成功的案例，运行多年没有出现风险问题、安全问题和环境问题。
全球正在运行和建设的CCS项目中，大规模的在40万吨以上，普通规模40万吨以下，中国的项目均为小规模项目。图中黄色代表工业，红色是电力行业，工业用的比较多，电厂相对比较少。
全球大规模CCS项目分布。
北美的项目，有几个大的做的比较好，分工业行业和发电行业，发电行业相对少，其他都是工业行业做的比较多。
欧洲的项目于1996年开始运行，将近20多年的运营，捕集了上千万吨的二氧化碳。
中国的胜利油田、陕西油田CCUS项目，是最近几年被国际认可的一些项目，知名度比较高。
以下为示范试点项目，介绍几个有代表性的，如挪威的蒙斯塔德技术中心，还有加拿大的SHAND测试项目，都是通过胺基的碳捕集燃烧后获得二氧化碳，美国的深部盐水层等。
CCS最关心的是成本和环境问题。先说成本，做一个示范试点，国家投入一部分钱，2005年是100美元/吨，12年降到60美元/吨，估计到2020年可以达到40美元/吨。
关于政策，通过公开的渠道，把不同的国家所收集到的法律法规和支持政策做了一个指数，分不同的颜色，紫色、绿色、红色、蓝色，紫色较高的相对比较少，绿色属于支持力度比高的，挪威、英国、中国还是属于第一方阵，政策方面做的比较多，不管是资金方面还是政策方面，投入很多。
天然气加工行业是20~27美元，化肥也是比较低的，电厂再往后更高了，水泥厂捕集成本没有太多可行性，104~194美元。更多的未来在这方面，这个行业大家可以关注一下，因为成本相对低一些。
关于封存，也是研究院做的关于全球封存的容量的问题。中国还是比较多的，大概是1500，英国、欧盟都很少，美国地大物博2300，加拿大才190，跟我们不是一个量级。适合封存的不是很多，并不是所有地下都可以安全封存，还是有条件的，需要综合评估。中国很多地方都适合做封存，所以潜力比较大。
美国电力行业，发电厂都是燃烧后捕集的。
工业行业，有挪威的北海Sleipner 捕集项目，还有巴西的Petrobras 桑托斯盆地下油田CCS项目。
另外美国的伊利诺伊州的乙醇生产项目，也是100万吨，做地质封存，属于大规模的CCS项目。NET电力清洁大规模项目，在美国德克萨斯州，利用了最好、最新的技术。
美国怀俄明州的天然气加工项目。
阿联酋阿布达比的钢铁工业，油田需要大量的二氧化碳。在沙特东部天然气加工项目，也是做驱油的。
中国陕西是我国第一个做封存的，另外正在运行的上海石洞口发电厂，也是很成功的案例。
日本做了一个氢气生产行业的CCS示范项目，还有一个燃烧后捕集项目。
具体内容见全球碳捕集与封存研究院2017年的报告。
第二部分：CCUS与环境影响。
CCUS对环境有没有影响？说几个比较严重的事故，可能是安全事故。比如尼奥斯湖喀麦隆的火山活动引起的，二氧化碳浓度量太高，一千多人和三千多家畜出现窒息事故。
另外一个事故是匈牙利的，更换防喷器时破坏了密封的口，导致二氧化碳溢出，60多个小时才得到控制，但是没有人员伤亡，周围的村民均被疏散。
德国的两个事故，一个发生在沃尔姆斯，一艘装了业态二氧化碳的船，因为压力过大，造成安全壳损坏，导致二氧化碳业态膨胀蒸汽爆炸；还有德国的二氧化碳从灭火系统中泄露，导致107人被熏倒，19人被送到医院。
关于CCUS环境影响，从CCUS研究到最后运行，从捕集、压缩、运输到地质封存，列举一下跟我们相关的影响。比如捕集技术不同造成的影响，对人口的影响，还有空气和饮用水中亚硝胺和硝胺的限量带来的影响，大气的形成、破坏和扩散影响，还有介质中的亚硝胺和硝胺的影响等。收集和压缩方面，有操作压力带来的影响，还有二氧化碳收集网络和杂质必须要处理。运输环节，其超临界的状态带的微妙状态会有一个反应。另外还有管道腐蚀，注入地下之后的地质方面的影响。
烟道气进入捕集以后，出来二氧化碳和清洁的烟道气，还有氨废液也可以再利用。主要的是致癌的亚硝胺和硝胺需要降解，这个可以进行监测，是可控的。
封存有两个影响，一个是当地的影响，还有一个全球的影响，是生物和物理的影响。注入前必须做好充分的研究，比如建设阶段，有没有干扰因素，能不能诱发地震，还有压力漏洞，操作监测这些干扰，国外研究这些干扰因素必须整理情况。注入后，关闭的时候也是容易产生的。关于意外泄露，地下水化学生态系统影响的变化，包括陆地和海洋，还有土壤酸化的问题。还是要靠技术靠科学把这个做好。
