CCUS二氧化碳输运技术现状与未来.pdf

ccu$输运技术 现状与未来交流内容1.技术背景与需求2.罐车运输现状与未来3.船舶运输现状与未来4.管道运输现状与未来5.总结2交流内容1.技术背景与镖求2.3.罐车运输现状与未来船舶运输现状与未来4.管道运输现状与未来5.总结31.背景与需求1.1工业CO2排放与减排需求温室效应加剧酒精厂石灰/镁矿窑合成氨42000360003000024000180001200060000占世界百分比隔）目前我国年均CO2排放量已达100亿吨!41.背景与需求1.1 工业CO2排放与减排需求厂 GC 2016 CHINA从巴黎到杭州应对气候变化在行动FROM PARIS TO HANGZHOU.CLIMATE RESPONSE IN ACTION2030年目标：年均排放量比目前减排25%（约25亿吨）作为负责任的大国，我国碳减排任务艰巨1.背景与需求1.2 CO2减排一CCUS是大量碳减排的有效技术需尽快发展CCUS技术，实现碳排放目标十三五节能减排综合工作方案(2017)需持续推进CCUS技术推广应用，尽早做到显著碳减排中国碳捕集利用与封存技术发展路线图(2019)61.背景与需求1.3 CO2输运一CCUS产业链容易被忽视的环节地下封存 合成尿素输送是CCUS减排产业链上游和下游的纽带71.背景与需求1.3 CO2输运一CCUS产业链容易被忽视的环节，兵马未动，粮草先行”鲁篝篝监运求标 输需指CO2捕集量大规模捕集CO2,若确实经济、成熟、安全 的输运渠道，必将成为CCUS产业链的瓶颈问题。81.背景与需求1.4 CO2输运技术及需求CO2运输技术指将捕集的CC2由源头运输至合适地点 进行封存或利用所需的技术。它是捕集源和封存/利用场所之间的中间纽带，科学 的运输技术可以保障CCUS的寓院安91.背景与需求1.4 CO2输运技术及需求大规模CCUS技术对输运的需求*管输 研究 方向输运研究，要面向需求，面向世界，面向未来101.背景与需求1.4 CO2输运技术及需求罐车 输运低压力场合低压力场合轮船 输运管道 输运中、高压力场合11交流内容1.技术背景与需求2.车运物邮与朱第3.船舶运输现状与未来4.管道运输现状与未来5.总结122.罐车运输现状及未来2.1技术情况铁路罐车：国内外很少用来运输CC2。罐 车公路罐车：广泛应用于CC2运输。罐车运输的典型特点：小、快、灵132.罐车运输现状及未来2.1 技术情况核心结构：罐体为带真空夹层的低温压力容器，真空夹层 填充绝热材料，实现设计要求的保冷效果，保证CO2温度 维持在-20-30 C而不被环境加热。运输参数：液相CO2,温度-20-30,压力1.72.0 MPa142.罐车运输现状及未来2.1 技术情况采用罐车运输方式的中国已建成或运营的C02的示范项目项目捕集方式封存/利用规模（万吨/年）现状中原油田C02-E0R项 目化学吸收EOR102015年建成捕集 装置华科大富氧燃烧项目燃煤电厂富氧 燃烧市场销售 工业应用102014年建成天津北塘电厂CCUS项 目燃煤电厂燃烧 后捕集市场销售 食品应用22012年投运神华集团鄂尔多斯全 流程示范煤化工燃烧前 捕集盐水层封存102011年投运并间 歇性运营新疆软化公司项目石油炼化厂燃 烧后捕集克拉玛依油田EOR62010年投运胜利油田捕集与区油 示范_1_程燃煤电厂EOR42010年投运华能上海石洞口捕集 示范项目燃煤电厂燃烧 后捕集食品行业 工业应用122009年投运并间 歇性运营国内目前CCUS示范项目的最主要运输方式。152.罐车运输现状及未来2.2 技术成熟度和经济可行性技术成熟度：经济可行性:得益于危化品罐车的技术成熟性，CO2罐车 制造以及应用技术比较成熟，国内技术水平 与国际相当。运输成本在11.5元/(t-km),适用短距离小 规模运输，长距离大规模运输不经济。运输规模受限、不经济是最大劣势 仅适用于“小快灵”场合162.罐车运输现状及未来2.3安全性和环境影响总体来说，罐车安全性高，事故具有偶然性和短时性172.罐车运输现状及未来2.4技术发展预测和应用潜力 CCUS技术发达国家产业链中几乎无罐车运输。口我国C02管网设施少。在管网形成规模前，罐车运 输仍具有重要地位。罐车技术未来发展空间有限。预计2030年以后，大 规模CO2罐车输运将逐渐被管输方式所替代。罐车的普遍应用以及被取代是技术发展的必然结果18交流内容1.技术背景与需求2.罐车运输现状与未来3.船舶I港莉矍源与豪军4.管道运输现状与未来5.总结193.船舶运输现状及未来3.1技术情况船舶 I运输船舶运输离不开管道支持203.船舶更输现状及未来3.1技术情况船舶运输包括压力式、低温式和半冷藏半加压式3种模式。压力式指船运的CO2处于高压状态，在正常环境温度下不 会沸腾或汽化；低温式指船运的CO2处于足够低的温度，在常压下保持液 态或固态；半冷藏半加压式为温度和压力组合使CO2保持液态运送。优点是灵活，允许不同来源CO2的体积输送；缺点是需要液化装置和中间储存设施，成本较高213.船舶运输现状及未来3.1 技术情况计划运用船舶运输方式的CCUS项目和机构国家机构/项目日本 NEDO“零排放煤气化发电C02储存创新项目”韩国 海洋科学技术研究所荷兰 GCCSICINTRA挪威、荷兰 Tel-Tekx TNO澳大利亚 兰威尔士大学/C02CRS中国 中石化黄桥223.船舶运输现状及未来3.2 技术成熟度和经济可行性技术相对比较成熟，并已在欧 洲国家投入运营。例如挪威化学品船运公司的3艘液态CO2专用运输船从荷兰 挪威 丹麦、德国和英国将食品行业的液态 CO2运往德国、法国、英国，目前船 队单个货物仓运输能力可以达到 1800tC02o233.船舶运输现状及未来3.2 技术成熟度和经济可行性CO2船舶运输属于液化气体船 舶运输，我国具备这类船舶的制造 能力，拥有完备的技术体系。我国船级社发布的散装运 输液化气体船舶构造与设备规范(2018)对CO?(分为高纯度和 再利用品质)运输船舶的技术设计 要求也作了具体规定。243.船舶运输现状及未来3.2 技术成熟度和经济可行性经济性：运输距离大于1500 km时，优势明显，成本降至0.1 元/(t-km)。但由于需要液化装置和中间储存设施，成本增加。船舶运输成本高于管道运输成本,低于罐车运输成本。253.船舶运输现状及未来3.3 安全性和环境影响CO2船舶运输的安全和环境影响包括触礁 碰撞等交 通事故和液货舱满液、翻滚等事故。因船体空间有限，一旦发生上述事故将会对船员、船 体等造成巨大伤害，同时会影响大气系统组成。C02船舶运输的安全环境风险处于可控范围内263.船舶运输现状及未来3.4技术发展预测和应用潜力当海上运输距离超过1 000 km时，是较经济有效的方式。因CO2管网设施薄弱，大规模船舶运输可在短时间内发展。预测我国于2030年实现5万吨级船舶输送；2040年，实现500 万吨以上级船舶输送；2050年，实现船舶输送商业应用。有发展的契机，但规模可预期27交流内容1.技术背景与需求2.罐车运输现状与未来3.船舶运输现状与未来4管道运莉吸状与朱宗5.总结284.管道运输现状及未来4.1技术情况大规模输运长距离输运（数百公里以上）650010-200.3-0.7陆上、远离人群荷兰851-2.20.65第一条靠近人群挪威245200.32第一条海底管道吉林油田8-EOR示范工程萨闰东部地区6.5EOR示范工程20304.管道运输现状及未来4.2 技术成熟度及经济可行性杂质风险政策工艺检测经济 性源汇 匹配止裂管网 建设技术未成熟，还有较多问题需要研究314.管道运输现状及未来4.2 技术成熟度及经济可行性超临界C02运输成本为0.4-0.5元/(tkm)。未来随着规模增大，预计成本为0.3元/(t-km)相较于船舶和罐车，管道运输成本最低前期管网建设的成本高昂324.管道运输现状及未来4.3 安全性与环境影响CO2管道输送的安全性及环境影响主要指管道腐蚀、管 道断裂和管道密封件失效造成的泄漏、排放给周边带来的 安全性影响，以及造成的大气环境改变。据统计，每1 000公里CO2输送管道发生事故的数量大 约是天然气管道的2倍，60%的事故是由腐蚀及管道附件溶 胀失效等造成的。低温（高浓度 冲击 噪声（管道长程断裂334.管道运输现状及未来4.3 安全性与环境影响CO2泄漏扩散灾害实验344.管道运输现状及未来4.3安全性与环境影响相向方向等浓度线图轴向方向等浓度线图 Concentration 横向方向制L度线图密相100mm浓度分布测量结果GO 6&TO 75 80Di5tACE()超临界100rmi浓度分布测量结果横向方向等浓度线图轴向长度：100m密相横向宽度：28m轴向长度：95m超临界横向宽度：24m轴向长度：90mr密相横向宽度：24m轴向长度：82mI超临界,横向宽度：20mCO2泄漏扩散灾害浓度危险区域数据4.管道运输现状及未来4.3 安全性与环境影响Testi：超临界相，50mm口径扩散区域 D：警口上游 A；世1 口处 B：也口下Ci BQT100mtt 满 70mib 滞 WOmftbo o o o o o o3 2 1 0 9 8 7(gp)ajq。a100 150 200 250 300 350Time(s)60-一一A50.=c40 I-D30-0 500)00)00 0 005 a 5 O 5 O 53 3 2 2 1 1324324 g0|Ml 289IIII 0 0.I 1()()卜小(X)m下游 70m 泄漏处7(Mb 90db lOOdb 120泄漏口处,下游70m,下游100m 上游100m70：神经受损；100：暂时致聋CO2泄漏扩散灾害噪音灾害数据364.管道运输现状及未来4.3安全性与环境影响扩散区超压威力超压幅度评估表6.1超压对结构及人员的破坏程度“幻项目23完全较坏2严毁坏中等较坏轻度较坏。轻微毁坏Q钢筋混凝土建筑807005080。3050210302310q多层该建筑20yo。2030q1020257023少层道建筑一357W253521525715。35“木建筑物22030。12-20812。58。35。工业钢架建筑物。5080230-剑2030252035人员死亡致命伤“重伤Q中伤“轻伤Q骨折、内出血内伤、耳”内伤、耳呜,400-6001005X00“3O-5OP2040-距离泄放口30米内：对人员有中伤及以上伤害距离泄放口 110米：仍有4kPa超压，对建筑物有轻微损坏（玉米倒掉）CO2泄漏扩散灾害冲击力数据4.管道运输现状及未来4.4 技术发展预测与应用潜力国际能源署（IEA）预测，到2050年，全球CO2运输管道总长度将达到95000550000 km国内应用潜力：预计到2030年输送能力2000万吨/年，长度2000km；预计到2040年输送能力3亿吨/年，长度12000km；预计到2050年输送能力10亿吨/年，长度20000km,我国基本完善全国性CO2管网布局为CCUS全流程工程的大规模输送提供支撑。38_）迹内容1.技术背景与需求2.罐车运输现状与未来3.船舶运输现状与未来4.管道运输现状与未来5.融结395.总随着我国CO2压缩以及注入技术与西方先进国家的 差距不断缩小，CO2输送技术也有了更为广阔应用，使 得CO2输送技术得到了不断发展，与世界先进地区差距 不断缩小。预计到2050年，罐车运输已不适用于大规模CO2输 送需要。船舶运输能力达到商业运用，管道运输能力达 到10亿吨/年，为我国CCUS技术发展以及CO2减排提供重 要保障。40感谢!41