除了低碳、零碳技术外，要想实现碳中和，负碳吸附技术必不可少。近来，各央企围绕CCUS进行了一系列的探索，并取得不同程度的突破。
1、我国首条百万吨、百公里液体二氧化碳二氧化碳输送管道投运-中石化
7月11日，我国首条百万吨输送规模、百公里输送距离、百公斤输送压力的高压常温密相二氧化碳输送管道工程——齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目二氧化碳输送管道投运。
该管道由石油工程建设公司承建，全长109公里，对推动我国CCUS全产业链规模化发展具有里程碑意义，对我国大规模二氧化碳管道运输起到示范引领作用。
密相指的是二氧化碳在高于临界压力和低于临界温度，即操作压力高于7.38兆帕和操作温度低于31.1摄氏度的条件下所呈现的一种状态。该条管道每年可将170万吨齐鲁石化生产捕集的二氧化碳输送到胜利油田的地下油藏进行驱油封存，是 “齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”的重要一环。
1、我国首条百万吨、百公里液体二氧化碳二氧化碳输送管道投运-中石化
7月11日，我国首条百万吨输送规模、百公里输送距离、百公斤输送压力的高压常温密相二氧化碳输送管道工程——齐鲁石化—胜利油田百万吨级CCUS项目二氧化碳输送管道投运。
该管道由石油工程建设公司承建，全长109公里，对推动我国CCUS全产业链规模化发展具有里程碑意义，对我国大规模二氧化碳管道运输起到示范引领作用。
密相指的是二氧化碳在高于临界压力和低于临界温度，即操作压力高于7.38兆帕和操作温度低于31.1摄氏度的条件下所呈现的一种状态。该条管道每年可将170万吨齐鲁石化生产捕集的二氧化碳输送到胜利油田的地下油藏进行驱油封存，是 “齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”的重要一环。
▲“齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”二氧化碳输送管道-齐鲁石化首站
二氧化碳管道运输在运输规模、成本和社会效益方面具有明显优势，是实现陆上大规模、长距离、低成本运输的首选。但是，目前我国二氧化碳管道运输尚在起步阶段，现有少量短距离、小规模、低压力二氧化碳输送管道，运输方式仍以低温储罐公路运输为主。
根据北京理工大学发布的《我国CCUS运输管网布局规划与展望》报告，要实现碳中和目标，全国需建设总里程超过1.7万千米的二氧化碳运输管道。该管道的投运将为我国大规模二氧化碳管道输送起到示范引领作用。
该管道项目成功攻克3项核心技术，研发了低温液相二氧化碳管输离心增压泵、高效二氧化碳密相常温高压往复注入泵2项关键装备。
与油品管道相比，二氧化碳管道的安全输送、设计施工、特殊措施难度更高。国内没有二氧化碳高压常温密相输送的先例，为了防止二氧化碳泄漏后造成低温伤害，管线需要埋在2米左右的地下。为防止低温带来的土壤冻胀和环境损害问题，选择常温液态输送工艺，需要保持足够的压力。
因此该管道首次使用了具有自主知识产权的国内首台套大排量增压泵，设计压力高达12兆帕，同类型的燃气管道仅需要0.7兆帕，相当于指甲盖大小的面积承受了120公斤的重量。
“齐鲁石化-胜利油田百万吨级CCUS项目”是我国最大的碳捕集利用与封存全产业链示范基地、国内首个百万吨级CCUS项目。项目覆盖石油地质储量2500余万吨，部署70余口注入井，预计15年累计注入1000余万吨，增油近300万吨，采收率提高12%以上。项目年封存能力达百万吨级，相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年。
2、全国首套燃气烟气2000吨/年二氧化碳捕集装置投运-华能
7月1日，全国首套燃气烟气2000吨/年二氧化碳捕集装置在华能洋浦热电联产项目成功投运。
目前，燃气烟气二氧化碳捕集技术研发处于起步阶段，相较于燃煤电厂，燃气电厂烟气二氧化碳浓度更低、分离过程更难，降低成本难度更高。为此，华能清洁能源技术研究院自主研发了燃气烟气二氧化碳捕集技术，捕集装置由吸收塔、再生塔、增压风机、再沸器等设备构成，整体化嵌入电厂发电系统，通过溶剂吸收、汽提解吸等流程，从燃气烟气中提取出高浓度二氧化碳，在降低碳排放强度的同时，有效降低了设备投资。
该装置验证了新型碳捕集溶剂和工艺技术、捕集动态运行机制与策略，实现了碳捕集装置与调峰燃气电厂协同调控运行，为未来燃气机组实现低成本低碳排放运行提供了技术支撑。
华能洋浦热电联产项目是海南“十四五”重点能源项目，也是目前海南最大的清洁能源热电联产项目，总装机容量99万千瓦，使用2台9F燃气—蒸汽联合循环热电联产机组，于3月16日全面建成投产。
3、我国首个海上二氧化碳封存示范工程项目-中海油
6月1日9时30分，随着平台上高碳原油生产井、生产处理系统、二氧化碳压缩机及分子筛脱水橇等设备依次启动，油田开发伴生的二氧化碳被捕获、分离、压缩，并通过一口回注井被注入海底地层，实现稳定封存。这标志着我国成功掌握海上二氧化碳捕集、处理、注入、封存和监测的全套技术和装备体系，填补了我国海上二氧化碳封存技术的空白。
为什么要把二氧化碳封存在海底？二氧化碳被顺利“捕捉”并回注到海底地层，要突破哪些“关卡”？据介绍，在海洋油气钻探开发过程中，往往会有一些伴生气，二氧化碳便是伴生气的重要组分之一。常规海洋油气资源开发时，伴生气中二氧化碳的含量约有20%-30%。恩平15-1油田十分特殊，因为特殊的地壳条件，油藏上部有一个气顶，且二氧化碳含量极高，在原油的开采过程中这些二氧化碳也会“逃”出地层。
在“双碳”背景下，这一状况不允许出现。怎么办？科研人员决定将这些“逃”出来的二氧化碳重新捕集起来，并经过一系列处理工序后，重新注入海底，实现永久封存。
首先是要找到合适的存储位置。
“咸水层被认为是最理想最成熟的地质封存环境。”胡金告诉记者，技术人员在距离平台3公里外、800多米深的海底找到了一个“穹顶”式地质构造。如同一个倒扣在海底的“巨碗”，不仅储存量大，而且封闭性强，能够长期稳定地罩住二氧化碳。
合适的存储位置找到后，还要建立一条通往海底“巨碗”的通道——回注井，连通地上和地下。而且，“逃”出来的二氧化碳并不会自动分离并进入回注井，需要人为进行捕集、分离、脱水等一系列工序处理。
油井开采产生的油气混合液进入高碳分离器，把二氧化碳分离出来；再进入三级压缩机，进行加压和干燥。“被捕集、纯化、干燥后的二氧化碳，将被加压至11兆帕，相当于指甲盖上压了一个110公斤的重物。”胡金告诉记者，这时的二氧化碳处于超临界状态，即气液混合态，会像气体一样充满整个空间，但其密度又类似液体。最后，气液混合态的二氧化碳再通过回注井封存到海底“巨碗”。整个过程只需要20分钟左右。
二氧化碳注入地层后，大部分将被顶部的盖层永久盖住，同时一部分被地层孔隙捕获，一部分慢慢溶解在地层水中，还有一部分与岩石和地层水反应生成碳酸盐矿物。
该项目预计高峰期每年可封存二氧化碳30万吨，累计将超过150万吨，其减碳规模相当于植树近1400万棵，或停开近100万辆轿车。
“难！超预期的难！”回忆起这口二氧化碳回注井的诞生历程，中国海油深圳分公司恩平15-1油田群开发项目组钻完井经理邓成辉连说了两个“难”。他告诉记者，入行15年，历经百余口井的作业，这口二氧化碳回注井是他遇到的最难打的一口井。
据介绍，这条“绿色通道”总长超3700米，钻进不同井眼深度需要下入不同尺寸的套管稳固井壁，确保钻井通道通畅和安全。套管共有4层，内部最细的注气管柱直径约11厘米，如同一根超长“吸管”。为了确保这口回注井打得成，同时让二氧化碳注得进、封得住，项目团队针对钻完井作业风险以及二氧化碳的特殊性质，开展了有关技术攻关。
创新采用特制钻井液——低温流变性稳定钻井液，既能有效抵抗酸性二氧化碳腐蚀，还能支撑井壁、润滑井眼，让钻进之路通畅无阻。同时，还研发出“抗二氧化碳腐蚀水泥浆体系”“低温泥饼预冲洗”“长水平段尾管回接”“低压窜漏全封”等技术，确保该井在长达几十年的注入期间拥有“金刚不坏之身”。
为了确保二氧化碳回注周期的井下安全，及时监测井筒的完整性，项目团队还安装了“井下听诊器”，即借助分布式光纤传感技术，实现全井筒监测。“这是某个井下测点的压力值，这是温度，精度可达0.1摄氏度。”在恩平15-1平台中控室，张凯指着监控屏幕上的监测数据告诉记者，每隔一米就有一个监测点，就像数千只敏锐的眼睛，在看不见摸不着的井下无死角观察注气管柱是否存在泄漏。
预测封存量达2.58万亿吨，我国海底“封碳”潜力巨大。
这一项目的成功投用，不仅实现了我国海上二氧化碳封存领域从无到有的重要突破，也为后续工作提供了思路，奠定了未来“岸碳入海”的技术支撑和现实条件，为粤港澳大湾区乃至全国提供了快速降碳的可行方案。
“相对于陆地碳封存而言，海上碳封存具有选址容易、安全性高、环境影响小、封存规模大等优势。”中国海油深圳分公司开发部经理戴宗介绍。今年1月自然资源部首次发布的中国海域二氧化碳地质封存潜力评价结果显示，我国海上二氧化碳地质封存潜力巨大，预测封存量达2.58万亿吨，可为“双碳”目标实现提供重要支撑。
二氧化碳捕集、利用与封存技术有利于海洋石油工业绿色低碳转型。记者了解到，在这一示范工程项目的基础上，中国海油已经在广东惠州启动我国首个千万吨级碳捕集与封存集群项目，未来将捕集粤港澳大湾区排放的二氧化碳，通过管道等方式输送到珠江口盆地海域进行封存。
中国海油有关负责人表示，将继续加大科研攻关，推动二氧化碳捕集、封存向二氧化碳捕集、利用、封存发展，提高采油效率的同时解决二氧化碳封存的问题。
4、亚洲最大的火电CCUS项目正式投产
6月2日，国家能源集团泰州电厂二氧化碳捕集利用封存（CCUS）项目完成满负荷试运行，试运期间系统安全可靠，能效指标、产品品质均达到或优于设计值，标志着亚洲最大的火电CCUS项目正式投产。
该项目二氧化碳捕集量达50万吨/年，可实现100%消纳，为能源行业服务“双碳”目标、实现绿色低碳发展提供了标志性参考。
该项目充分融入地方经济发展，积极构建区域碳循环绿色经济体系，成功开发焊接制造、食品级干冰、高新机械清洗等用户，将实现捕集二氧化碳的100%消纳利用。在此基础上，国家能源集团联合知名高校、科研院所和高新企业，就实现二氧化碳“深层次、高效率、大循环”使用进行攻关，多个项目已进入中试，将进一步贯通从捕集到消纳的二氧化碳全周期链条，积极推动火电行业二氧化碳捕集利用封存由科技示范研究向产业化集群化发展，对促进火电行业绿色低碳高质量发展具有重要现实意义，有效助力“双碳目标”的实现。
据悉，此次建成投产的泰州电厂50万吨/年二氧化碳捕集与资源化能源化利用技术研究及示范项目是国家发展改革委可再生能源发展和煤炭清洁高效利用关键核心技术攻关项目、江苏省科技厅2022年“碳达峰碳中和”重大科技示范项目。项目完全由我国自主设计、制造、安装，实现了装备100%国产化，是目前亚洲火电行业规模最大、技术含量最高的CCUS项目，从基础打桩到完成项目投产，历时439天。项目建设中自主研发了新一代高容量、低能耗、长寿命吸收剂，创新应用了国内最大出力的离心式二氧化碳压缩机，创新集成了新型填料、高效胺回收、智能控制等技术，较传统工艺降低了10%捕集电耗、较原吸收塔内径降低了烟气阻力10%，具有捕集率和产品纯度高、捕集能耗和脱碳总成本低、运行人员少等显著特点。
