在我们居住的星球上，二氧化碳不可或缺：植物用它光合作用；人类从增雨、灭火、清洗、焊接到发展工农业，也要大范围的应用二氧化碳。然而大气中的二氧化碳过多也会造成“温室效应”。
为了减少二氧化碳排放量，近年来，很多国家在攻关碳捕获和封存技术(英文缩写为“CCS”)，我国也在积极探索。日前，记者深入到我国首个、亚洲最大的全流程地下咸水层碳永久封存示范工程“神华集团10万吨／年CCS示范项目”，了解到我国在有关技术研究与应用上已经取得重大突破。
位于内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗境内的“神华集团10万吨／年CCS示范项目”，既是一个列入国家科技支撑计划的重点科研项目，又是百万吨级煤直接制油示范项目的环保配套工程。
这个示范项目由二氧化碳捕获、储存、封存三大技术单元组成。其中前两个技术单元的设备，建在神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯分公司的厂区内，放眼望去，一组组曲折交错的管线，一个个大小不一的储罐，令人眼花缭乱。
“从去年5月起，示范项目已确定进入长周期运作时的状态，各项监测数据正常。”神华煤制油化工有限公司党委书记林长平说，我国的资源禀赋是富煤、缺油、有气，以煤为主的能源消费结构，决定了开发碳封存技术对我国未来的发展意义重大。作为我国最大的煤炭能源企业，神华集团着眼于环境保护、产业高质量发展和国家战略需要，从2003年起就开始关注二氧化碳减排问题和相关研究。
2009年12月，“神华集团10万吨／年CCS示范项目”可行性研究报告通过了专家论证，最终选定在鄂尔多斯盆地深部的咸水层进行二氧化碳封存。2010年8月7日，钻井工作真正开始启动，当年12月底各项工程施工完毕，随后示范项目的二氧化碳捕获、压缩装置与煤制油项目联动试车，三天后产出了300多吨浓度约为99.8%液体二氧化碳。2011年1月2日，向封存区的地下咸水层一次试注二氧化碳成功。
试注成功后，技术人员又于2011年4月实施了连续注入试验，同样取得成功。当年5月3日，经过了改造完善的示范装置重新再启动，进入了长周期运作时的状态。据统计，去年该示范项目共向地下注入二氧化碳13417吨，到今年7月中旬已经累计注入4万多吨。
“目前项目进展顺利，预计到2014年6月将完成一系列研究和试验，并实现注入30万吨二氧化碳的试注目标。”林长平说，示范项目实现长周期运行，标志着我国已形成全套的二氧化碳地质封存技术，变成全球上第一个实现全流程二氧化碳捕获及咸水层封存的国家，这为今后建设百万吨级的CSS项目奠定了技术基础，将有利于我国清洁利用煤炭资源，缓解我国的温室气体减排压力。
据神华煤制油化工有限公司副总裁、总工程师舒歌平介绍，“神华集团10万吨／年CCS示范项目”以煤制油工厂排放的高纯度二氧化碳为原料，经压缩、液化、提纯、储存、运输五个工序后，最后通过注入井将二氧化碳注入到地下的咸水层。
早在2007年，在中美两国政府部门的支持下，神华集团与美国西福尼吉亚大学、劳伦斯利弗莫尔国家实验室等机构合作，对煤制油工厂附近300平方公里的区域的二氧化碳地质封存潜力进行了研究与勘测。
“鄂尔多斯盆地的地质结构呈圈闭、低孔、低渗等特点，加上区域内的煤炭和油气资源丰富，电力和化工等二氧化碳排放源多，而且集中，是实施CCS项目的理想区域。”舒歌平说。
示范项目的二氧化碳注入作业区位于煤制油工厂西侧17公里外。负责“CCS”项目注入等科研工作的技术人员王永胜说，煤制油工厂排放的原料气是常温的，经过加压、提纯等处理后，二氧化碳被制成温度为零下二十摄氏度的液体，然后用槽车运往注入作业区。
运送液体二氧化碳的槽车共有四辆，每辆车每天运三趟。记者看到槽车的外型与油罐车外一样，每辆槽车的罐容量为25立方米，可装载液态二氧化碳约32.5吨。
注入作业区有三个缓冲罐，槽车到后，先利用管道把装载的二氧化碳注入到缓冲罐里。王永胜介绍说，缓冲罐与注入井相连，借助压力可以将将二氧化碳注入到地下。
注入时的二氧化碳呈超临界状态。现场的技术人员解释说，当达到一定温度和压力时，物质的液态和气态密度相等，二者之间无明显界限，这种状态称为临界状态，超过临界点以后则被称为超临界状态。在超临界状态，二氧化碳的密度相比来说较高，渗透性最好，对注入最有利。
记者在注入作业区看到三口井，其中注入井标为“中神注1井”，另外两口是监测井。注入井口的红色管道与银白色的注入管道相连，上面布满阀门。王永胜和记者说，“中神注1井”深2495米，通过它，可以将二氧化碳注入到地下1700米以下的咸水层内，目前注入的速度是每小时13.4吨。
根据模型预测，三年后地下封存的二氧化碳的横向扩散范围不会超过500米，垂直上升高度不会超过130米；十年后的横向扩散范围不会超过600米，垂直上升高度不会超过200米。王永胜说，两口监测井就为了监测地下封存的二氧化碳状况。其中“监测1井”是在注入过程中，同步监测1700米以下的地层中的二氧化碳压力、温度等关键数据。监测2井是监测地下1300米以地层中的二氧化碳含量、压力等数据。
记者了解到，除了这两口监测井外，封存区内的取水井、地表水也在同时发挥监测作用。原则上，监测工作要持续50年。(新华社记者 惠小勇 任会斌)
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