在常人的认知里，我们呼吸呼出的二氧化碳、燃料燃烧排放出的二氧化碳等等，是温室效应的罪魁祸首，是地球变暖的首要原因，是“废物”。在江苏泰州电厂，日前正式投产了一座二氧化碳捕集、利用与封存设备，产能达到年产50万吨，并且已与8家单位签订购销合同，合同量为4万吨/月，另外，还有2万吨/年液态二氧化碳将用于与周边油田开展驱油利用研究，实现了捕集二氧化碳的100%消纳利用，并具备稳定的盈利能力。
捕捉二氧化碳，还能卖钱？千真万确。
二氧化碳是温室气体的主体成分
“3、2、1，投产。”近日，随着一声令下，国家能源集团江苏泰州电厂50万吨/年二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)项目正式投产。
该项目是亚洲最大的煤电CCUS项目，其成功投运标志着我国大规模煤电CCUS技术日趋成熟，为后续开展更大规模的二氧化碳捕集利用奠定了坚实基础。
6月2日，亚洲最大火电二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）项目在泰州电厂正式投产
“我们的系统运行安全、可靠、高效，各项指标全面优于设计值，均处于行业最优水平。在‘源头减碳、过程控碳、终端捕碳’的全过程绿色低碳生产上，我们又取得重要突破，为推动煤炭清洁高效利用成功打造了减碳固碳新样板。”国家能源集团江苏公司*党**委书记、董事长季明彬表示。
越来越闹心的碳排放
碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称。温室气体中最主要的组成部分是二氧化碳(CO₂），因此人们简单地将“碳排放”理解为“二氧化碳排放”。
人类的任何活动都有可能造成碳排放，各种燃油、燃气、石蜡、煤炭、天然气在使用过程中都会产生大量二氧化碳，城市运转、人们日常生活、交通运输(飞机、火车、汽车等)也会排放大量二氧化碳。买一件衣服，消费一瓶水，就连叫个外卖都会在生产和运输过程中产生排放。所有的燃烧过程(人为的、自然的)都会产生二氧化碳，比如普通百姓简单的烧火做饭；有机物在分解、发酵、腐烂、变质的过程中都会产生二氧化碳。事实上，碳排放和我们每天的衣食住行息息相关。
碳排放和我们每天的衣食住行息息相关
碳排放怎么计算呢？下面就给出几种碳排放的计算公式：
消耗1t标准煤的能源，排放的二氧化碳量为2.6t；
家居用电的二氧化碳排放量(kg)=耗电量(kWh)x0.785；
开车的二氧化碳排放量(kg)=油耗量(L)×0.785；
火车旅行的二氧化碳排放量(kg)=行驶距离(km)×0.04；
家用天然气二氧化碳排放量(kg)=天然气使用量(m3)×0.19；
家用自来水二氧化碳排放量(kg)=自来水使用量(m3)×0.91；
肉食的二氧化碳排放量(kg)=肉食量(kg)×1.24。
比如一棵冷杉30年能吸收111kg二氧化碳，平均每年吸收4kg左右，那么粗略计算以下消耗需要种几棵树来补偿：
乘飞机旅行2000m=278kg碳排放量=3棵树；
消耗100kW·h电=78.5kg碳排放量=1棵树；
消耗100L汽油=270kg碳排放量=3棵树。
发一度电大约耗标准煤约0.34公斤，煤中碳含量约70%，则产生二氧化碳约0.87公斤每度电。按一个火力发电厂有两台30万机组，每小时可发电60万度。一年有8760小时，全年运转率为0.85，则一年运行7446小时，年发电量约为44.68亿度。4468000000度乘以0.87公斤每度等于3887000000公斤即3887000吨二氧化碳 ， 即一座火力发电站一年可以排放出3887000吨二氧化碳。
火电厂是碳排放大户
CCUS技术迎来快速发展期
显而易见的是，火电厂是碳排放大户，实现“双碳”目标，能源行业尤其是火电厂碳减排是重中之重。我国以煤为主的能源结构决定了在当下和未来较长一段时间内，煤电仍将发挥不可替代的作用。因此，解决煤电行业的碳排放问题，对实现“双碳”目标至关重要。
目前，CCUS技术被认为是唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。它可以将二氧化碳从工业、能源生产等排放源或空气中捕集分离，并加以利用或输送到适宜场地封存，最终实现二氧化碳的减排。
分离二氧化碳加以利用实现减排目标
我国《“十四五”现代能源体系规划》明确提出，瞄准新型电力系统、安全高效储能、氢能、新一代核能体系、二氧化碳捕集利用与封存、天然气水合物等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技示范项目。
被称为“碳捕手”的CCUS技术迎来快速发展期。截至2022年底，我国已投用的煤电CCUS项目(含CCS项目)13个，总捕集能力约60万吨/年，规模最大的是国家能源集团锦界公司的15万吨/年CCUS项目。
CCUS项目三维效果图
锦界电厂CO2捕集工艺原理图
锦界电厂CO2捕集工程占地三维效果图
“然而，从实际运行情况看，目前CCUS还存在总捕集能力低、项目运营成本高、产品应用场景窄等问题。”国家能源集团新能源技术研究院碳中和中心主任徐冬坦言。
作为全球最大的火力发电公司，国家能源集团决心在大规模煤电碳捕集利用与封存领域蹚出一条创新路。
围绕当前煤电碳捕集技术面临的痛点、难点问题，国家能源集团江苏公司负责牵头组织，委托国家能源集团新能源技术研究院作为技术总负责单位，联合国能龙源环保、华东电力设计院、清华大学等高校和科研院所开展技术攻关工作。
碳捕捉技术有哪些难度
作为该项目技术负责人，回忆起项目的科技攻关历程，徐冬至今仍然对很多场景记忆犹新。其中，吸收剂测试最让徐冬揪心。
国家能源集团新能源技术研究院碳中和研究中心主
吸收剂是CCUS项目的关键核心技术。用徐冬的话说，吸收剂是碳捕集的“心脏”。“开发出能耗低、稳定性高的吸收剂是我们的主要攻关方向。”徐冬说。
然而，吸收剂的能耗和稳定性就像一个跷跷板，能耗低的吸收剂，稳定性就差，而稳定性高的吸收剂，能耗也高。如何实现“鱼与熊掌兼得”，成为摆在徐冬等技术人员面前的一道难题。
反复试验调整配方寻找最佳点
“为此，我们反复试验、反复调整配方，虽然失败的次数很多，但每一次测试都让我们对吸收剂的特性有了新的认知，这种新认知一直激励着我们持续做下去。”那时徐冬对攻克难关充满信心，他坚信一定可以找到低能耗、高稳定性的吸收剂配方。
功夫不负有心人，经过1000多次测试，他们成功了！当低能耗、高容量、高稳定性的三元复配吸收剂研发出来的时候，徐冬悬着的心终于落地。
吸收剂研发成功只是第一步，开发出大规模碳捕集工艺包才是项目科技创新的核心。
“吸收塔多高多粗，吸收剂用量多少，入口的温度是多少……所有这些参数都需要我们在工艺包里做好设定。只有找到这些参数组合的最优解，才能真正提高CCUS项目的碳捕集能力，降低项目运营成本。”徐冬说。
“尽管我们在锦界公司有过15万吨/年CCUS项目的成功经验，但是那套技术应用到50万吨的项目中到底行不行？”徐冬心里也打鼓，“毕竟从15万吨到50万吨，并不是简单的数量叠加，这意味着我们必须进行技术再造和革新。”
从15万吨到50万吨，不是简单的数字叠加
为找到让他们梦寐以求的最优解，徐冬带领团队持续攻关。“比如吸收塔直径，当时我们有3种方案：7米、8米和8.2米。虽然塔的直径越小，投资越省，但是塔径小的同时，烟气的流速就快，同工况下发生塔液泛的风险也就越高。因此，我们必须综合考虑。关于塔直径的选择，我们反复论证了3个月，最终才选定8.2米的方案。”徐冬举例道。
煤电CCUS可持续运营的样本
除了三元复配吸收剂和大规模碳捕集工艺包，项目组还与清华大学、浙江大学等联合开发了小齿顶角填料、新型干法凝胺回收装置、首套国产最大等级二氧化碳压缩机……
国家能源集团新能源技术研究院*党**委书记、董事长褚景春表示，本项目经历3年的集中攻关，在基础理论、关键技术、核心装备、系统集成和示范应用方面取得了重大突破，首次揭示了大型碳捕集系统与电厂热力系统的耦合规律，攻克了多项碳捕集工程放大技术难题及瓶颈，形成完整的大规模碳捕集科技研发和工艺包设计能力，具有很强的创新性和显著的社会效益，可为国家CCUS产业发展提供重要技术保障和决策支撑。
值得一提的是，一直以来，捕集的二氧化碳无法实现足额消纳是限制CCUS项目可持续运营的堵点。简单地说，就是二氧化碳捕捉到手了，能不能卖出去变钱？卖出去的价格，能不能抵消捕捉的成本，能不能实现盈利？毕竟，只投入不产出，谁也吃不消，也不可能长久。
谁来购买二氧化碳
“为此，我们提前开展市场调研，锁定了焊接制造、食品级干冰、高新机械清洗和油田驱油等方面的用户。目前，已与8家单位签订购销合同，合同量为4万吨/月，另外，还有2万吨/年液态二氧化碳将用于与周边油田开展驱油利用研究，实现了捕集二氧化碳的100%消纳利用，并具备稳定的盈利能力，为煤电CCUS长期可持续运营提供了样本，成为创新链协同攻坚的示范案例。”国家能源集团江苏公司泰州电厂总经理蒋欣军表示。
原来二氧化碳可以用到这么多地方
5月27日，泰州CCUS项目试运期间生产的第一批液体二氧化碳交付给了首批用户。“品质非常好！”收到货几个小时后，用户打来的反馈电话振奋了每一名项目参与者。
下一步，泰州电厂将联合相关企业、高校、科研院所，就二氧化碳加氢制甲醇、制精细化工品等方面进行协同攻关突破，提升二氧化碳价值率，进一步贯通从捕集到消纳的二氧化碳全周期链条，加快推动煤电CCUS由科技示范转向产业化集群化发展。
新思维改变命运，新技术改变人生。常人眼里的废物，经科技创新之手点石成金，正应了那句俗话：世上哪里有废物，不过是放错了地方。
在科技创新日新月异的新时代，一切皆有可能。