本報記者 | 白雪
2023年12月,中國建筑材料聯(lián)合會會長閻曉峰在中國建筑材料聯(lián)合會六屆理事會四次會議上表示,水泥行業(yè)已實現(xiàn)碳達峰,進入碳中和階段。水泥行業(yè)實現(xiàn)碳達峰標志著水泥行業(yè)的碳排放量達到頂峰水平,隨后將開始逐步減少碳排放,水泥企業(yè)將采取更多的環(huán)保措施實現(xiàn)碳中和。 發(fā)展CCUS(碳捕集、利用與封存技術(shù))是水泥行業(yè)實現(xiàn)碳中和的必要途徑。本報記者在近日舉辦的“水泥行業(yè)CCUS應(yīng)用與發(fā)展國際研討會”上了解到,目前,CCUS在商業(yè)化發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化部署等方面面臨多重挑戰(zhàn)。水泥行業(yè)碳捕集項目投資較大,經(jīng)濟效益低。目前僅有少數(shù)企業(yè)進行了項目試點,現(xiàn)有捕集能力遠低于行業(yè)預測量,行業(yè)布局CCUS項目緩慢。 CCUS是水泥行業(yè)實現(xiàn)碳中和的必備選擇
CCUS技術(shù)一直被視為水泥行業(yè)實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)。CCUS指的是將二氧化碳從工業(yè)、能源生產(chǎn)等排放源或空氣中捕集分離,并加以利用或輸送到適宜的場地封存,避免其直接排放到大氣中,最終實現(xiàn)二氧化碳的減排的一種技術(shù)。 中國建筑材料聯(lián)合會標準質(zhì)量總監(jiān)、副秘書長周麗瑋表示,據(jù)統(tǒng)計分析,水泥行業(yè)提前實現(xiàn)碳達峰已成為現(xiàn)實,但是水泥行業(yè)要想實現(xiàn)碳中和難度很大。作為一項能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳深度減排和資源化利用的關(guān)鍵技術(shù),CCUS是水泥行業(yè)實現(xiàn)碳中和的必備選擇。 據(jù)了解,水泥行業(yè)目前可行的碳捕集提純技術(shù)主要分為兩類,第一類是針對低濃度二氧化碳煙氣的捕集提純技術(shù);第二類是通過燃燒過程實現(xiàn)二氧化碳自富集技術(shù),主要采用全氧燃燒技術(shù)。 上述技術(shù)在實際應(yīng)用中已見成效。例如,山東青州中聯(lián)水泥有限公司20萬噸/年全氧燃燒耦合碳捕集工程全氧燃燒富集系統(tǒng)已于今年初正式投料運行,該系統(tǒng)使煙氣中二氧化碳濃度從常規(guī)的20%~30%提高到75%以上,有效降低碳捕集提純系統(tǒng)運行成本。 在天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院副總工程師彭學平看來:“全氧燃燒耦合物理吸附不僅可以節(jié)能增效,還能有效提高二氧化碳的捕集效率,從而降低企業(yè)CCUS的運營成本! 加速CCUS在水泥行業(yè)的示范和擴大應(yīng)用
2018年,海螺集團旗下白馬山水泥廠建成了全球水泥行業(yè)首個水泥窯碳捕集純化示范項目,這不僅彌補了世界水泥工業(yè)低碳技術(shù)的一項空白,也標志著我國在CCUS技術(shù)方面邁出了關(guān)鍵一步。 如今,這一項目已建設(shè)運行6年。結(jié)合項目運行情況,海螺集團三碳研究院政策研究室主任姚方行坦言:“我國目前CCUS技術(shù)發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在全流程大規(guī)模集成示范項目的缺乏、建設(shè)主體驅(qū)動力不足、CCUS項目跨企業(yè)跨行業(yè)協(xié)作困難以及減排收益不足等問題!睂Υ,他建議加快水泥行業(yè)納入全國碳市場的步伐,利用市場化手段促進企業(yè)降碳。此外,他還建議應(yīng)進一步健全“雙碳”“1+N”政策體系,出臺更加細化的政策,推動CCUS項目的環(huán)境效益轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。 水泥生產(chǎn)排放的煙氣中,二氧化碳濃度低,因此捕集成本高。自然資源保護協(xié)會城市項目主任潘支明表示:“目前我國水泥行業(yè)CCUS的捕集量距離實現(xiàn)碳中和目標的減排需求有較大差距。”為此,亟須加大對水泥CCUS的扶持力度,充分調(diào)動企業(yè)積極性,加速CCUS在水泥行業(yè)的示范和擴大應(yīng)用。 全球碳捕集與封存研究院中國區(qū)總經(jīng)理楊曉亮也表示,目前CCUS技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展仍面臨著經(jīng)濟挑戰(zhàn)、長開發(fā)周期以及項目開發(fā)復雜等難題。 面對這些挑戰(zhàn),水泥行業(yè)需加快技術(shù)創(chuàng)新,提升CCUS技術(shù)的效率和經(jīng)濟效益。業(yè)內(nèi)專家在接受本報記者采訪時表示:“一方面,要加大研發(fā)投入,推動CCUS技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)化,降低技術(shù)成本,提高捕集效率;另一方面,要加強行業(yè)內(nèi)的合作與交流,共享資源和技術(shù),共同推進CCUS技術(shù)的商業(yè)化進程! 建議率先建立CCUS碳中和示范園
將碳捕集企業(yè)與利用企業(yè)集合到一起,有利于實現(xiàn)碳的就地消納,減少運輸成本,保證CCUS項目的長期穩(wěn)定運行。不過,與會專家表示,目前我國尚未制定CCUS產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)標準,不同行業(yè)的企業(yè)整合到一起,將會面臨更加復雜的項目審批要求,跨行業(yè)的審批要求將給企業(yè)帶來額外的項目管理難度。因此,與會專家建議,我國應(yīng)率先建立CCUS碳中和示范園,可以涉及電力、鋼鐵、化工等多個行業(yè),探索不同行業(yè)進園的管理辦法,以示范園為藍本,制定我國CCUS碳中和產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)標準。 針對碳運輸管網(wǎng)問題,與會專家表示,以往的研究主要從碳捕集點源到封存匯點的角度進行評估。然而,在碳中和視角下,需要在減排量、運輸距離的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌考慮全局最優(yōu)成本,因此現(xiàn)在要反向思考,從匯點到點源進行規(guī)劃。 根據(jù)中國CCUS年度研究報告,250公里是不需要對二氧化碳運輸再進行中轉(zhuǎn)增壓的最長距離,管道建設(shè)成本比較低,常常作為中國源匯匹配分析中的最大距離限值。因此,在進行管網(wǎng)規(guī)劃時,應(yīng)統(tǒng)籌考慮不同點源和匯點之間的封存經(jīng)濟性。此外,未來隨著直接空氣捕集技術(shù)的成熟,以及考慮到捕集過程中用能帶來的排放問題,需要綜合考慮與匯點的距離及可再生能源的富集情況,以達到更好的經(jīng)濟效益。因此,對于水泥行業(yè),未來企業(yè)新建選址或現(xiàn)有企業(yè)建設(shè)CCUS項目時,需要全局考慮源匯匹配的情況,這也是未來CCUS管網(wǎng)的規(guī)劃方向,是水泥行業(yè)實現(xiàn)碳中和必須考慮的重要因素。 歐盟經(jīng)驗顯示,將CCUS納入碳市場,利用碳交易可以增加CCUS收益。全球水泥與混凝土協(xié)會水泥與創(chuàng)新業(yè)務(wù)總監(jiān)克洛德·洛雷亞(Claude Lorea)建議各國政府應(yīng)給予更多的政策支持,培育新技術(shù),促進CCUS的發(fā)展。她還提到,實施政府低碳采購政策,可以刺激低碳產(chǎn)品的市場需求,從消費端拉動生產(chǎn)端減碳。 針對捕集碳減排量核算的問題,與會專家以美國為例進行了說明。無論是捕集碳的利用還是封存,減排量的申請主體必須證明其捕集的碳能夠長期與大氣隔絕,否則不能進行核算,也無法參與碳交易。例如,通過二氧化碳加氫制合成燃料,燃燒后又產(chǎn)生二氧化碳,這種情況就不能獲得減排量的核證。美國的核算方法為我國未來的CCUS減排量核算提供了參考。關(guān)于碳交易,與會專家認為,CCUS納入碳市場需要重點關(guān)注兩個方面:“首先是封存標準和監(jiān)管辦法的建立,必須能夠證明封存地的長期安全性,確保沒有碳泄漏。其次是監(jiān)測、報告和核查辦法,以及量化的方法學,以確保二氧化碳核算的科學性!
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