国际CCS知识中心：Petra Nova的捕获率达到92.4％——这是CCS的成功

以下由专业工程师Corwyn Bruce作出的评注是代表国际CCS知识中心发表的一项声明。

定义成功。如果CO2的捕获率能保持在90%，我认为他们就取得了成功。

萨斯喀彻温雷吉纳, Sept. 04, 2020 (GLOBE NEWSWIRE) --  在关注油价对Petra Nova暂停其碳捕获与封存（CCS）业务这一决策的影响时，我想把重点放在其运营成功上。

通过可靠的技术审查低调获取评估结果往往在创新、工具更新和优化方面得不到应有的认可。Petra Nova的CCS设施（NRG与JX Nippon的合作项目）就属于此类情形。一些评论称这一设施头三年的停工时间过多；但是，作为亲身去过那里的人，我可以告诉你，这个项目是值得称道的。

作为在SaskPower边界大坝3号机组CCS设施（BD3）中设计建造了碳捕获系统的工程设计团队成员，我可以提供一个独特的视角。与燃煤发电厂集成之后，BD3成为了全球首座此类设施。我还十分有幸，不仅继续就该设施的优化提出建议，而且还带领国际CCS知识中心的一个团队在世界各地分享项目经验，以支持下一代CCS设施的部署并帮助实现全球气候目标。

虽然有必要认识到可能存在外部阻碍因素（例如市场力量、电价和油价），影响了将Petra Nova置于备用停机状态的决定，但作为碳捕获方面的专家，我想强调这项技术的可行性以及它为什么有效。

该设施为实现其目标而设计。而它确实也做到了。

令人振奋的是，Petra Nova的捕获效率达到了92.4%（提交给美国能源部的Petra Nova最终技术报告i），不仅超过了90%的目标，还显示出设施在捕获流程方面的长期可靠性。CCS设施运行良好，并克服了许多在其他设施中构成挑战的风险事项。

事实上， Petra Nova捕获设施的运行严格遵循甚至超越了其性能指标。所以说，该设施完成了事先设定的任务，而且还不止于此。除捕获率超出预期外，其他亮点包括：功耗和蒸汽要求低于预期；CO2纯度超过要求的99%；挥发性有机化合物（VOC）的排放速率为每年2.8吨，优于《国家环境空气质量标准德州行政法规》第30条针对臭氧的规定要求。ii

此外，胺的消耗量符合其规范。基于溶剂的捕获系统所使用的胺类化学物质很容易分解并失去原有能力，无法完成将CO2从烟气流中分离出来的化学反应。捕获率下降、化学品更替率升高和维护成本增加可以证明这一点。Petra Nova的碳捕获设施未出现关于胺消耗量高于预期的报告。

我们在BD3逐渐领会到的一点是：学会掌控开创性项目所带来的意外情形。我们成功提高了安全性和可靠性，将重心转移到提高产能和降低设施运营成本上。这一情况在Petra Nova也有发生；但是，该设施的总产出良好，实际上是优于“良好”。因此，在启动并运行后，设施可以始终达到或超过其目标。分享宝贵的经验教训是我们向Petra Nova提供支持的一部分——需要标示出各项成功并确保CCS设施继续运转，这一点非常重要。

准备就绪，可供使用

就像BD3所经历的一样，Petra Nova捕获设施的可用性随着时间推移稳步提高。在关于CCS设施的对话当中，性能、可用性和可靠性都是重要议题。通常情况下，正如我们在Petra Nova和BD3所看到的，CO2的捕获量并不是捕获设施可靠性的必要指标。事实上，停机时间已被证明与许多非捕获设施问题相关联。不要忘记，2018年边界大坝发电站曾遭到严重风暴的袭击，飓风哈维也曾导致Petra Nova停机。

通过审查技术数据，我们发现碳捕获流程所导致的停机时间只占设施停机总天数中的很小一部分。2017年，也就是Petra Nova投入使用的第一年——与需要启动时间来调整运行的所有新项目一样，捕获流程总共造成了41天的停机（按全天等长时间计）。2018年，此数字降至34天；2019年，这一数字再次减少至29天。因此，作为全球同类第二家设施以及达到这一规模的首座设施，在开始运行仅三年后即实现365天中停机29天，相当于可用性达到92-93%，这是一项很了不起的成绩！ 尤其是考虑到在这种规模的设施中，因较大尺寸和专业属性，设备的交货时间通常都很长，这可能增加改动所需的时间。

Petra Nova的其余停机由其他因素导致，具体而言，包括热电联产设施、煤炭设备、油田和天气。不能将CO2捕获装置的可靠性与为流程运行提供所需蒸汽的热电联产设施的可靠性相混淆，这一点非常重要。

相比之下，7月份的BD3记录显示，CCS设施在该月99.8%的时间里保持运行，在一个增压鼓风机因水冷问题暂停时出现了1.5小时的停机。iii整个7月，该设施捕获了75,503吨CO2，日平均捕获量（设施运行时）为每天2,435吨，最多一天捕获了2,627吨。

BD3和Petra Nova等开创性项目发挥着至关重要的作用；它们为下一轮的实质性改进提供了平台。正如关于第二代CCS的报告Shand CCS可行性研究iv所述，经验表明，在设计上进行调整可以立即带来性能的改善。

跨过第1代的挑战

在进一步审查Petra Nova的技术报告时，我们发现了一些熟悉的挑战，因为它们与我们在BD3的经历非常相似。很多曾经出现并随后得到处理的问题在BD3也同样出现过。我们愿意分享这一重要经验并看到新工厂加以应用，因为这些预防措施可以增强使用信心，降低成本和风险。

必须注意的是，两处设施一致报告的可靠性问题都是机械问题（而不是化学问题）。所有工业设施中，机械设备的可靠性通常都遵循相同的成熟度曲线。这是个好消息，因为机械问题是可以解决的，而且实际上已经解决了。这不仅加深了我们的经验和理解，还为下一个设计迭代提供了依据。与想要建立CCS设施的相关方合作时，我们都可以确保这些情况不会再发生。

例如，通过冗余可以大大缩短停机时间。在CCS在全球范围内通过更多迭代积累起更多知识之前，考虑运用冗余将是明智之选。关于冗余，值得一提的是板框式热交换器的可靠性，这在Petra Nova和BD3都导致了性能降级和停机。在BD3，这一情况到2018年时得到了很大程度的改善。

两家CCS发电厂都存在的另一个可靠性问题的例子是增压鼓风机叶片背面出现水垢。这种结垢引起振动，并最终导致操作中断以进行清理。自BD3的问题解决以后，我们曾提供咨询意见并向Petra Nova和其他客户提供了易于操作且成本低廉的解决方案。

第三个例子是CO2压缩机中冷器在材料兼容性方面不匹配的问题。尽管表现方式不同，但Petra Nova和BD3在CO2压缩机中冷器的结构材料上都出现过问题。这凸显了实践经验和所获重要知识的价值。我们可以为客户提供这些经验和知识，以便他们了解未来建造项目所需的合适且坚固的材料。

冗余稳定性和可靠性问题指向了三个重要趋势：1）经验表明通过第一代技术开展工作的必要性；2）成功经验和适应措施证明可靠性会随着时间不断提升；3）我们现在知道如何解决问题并继续学习——这是第二代碳捕获的大幅进步。

排放不会间断

暂停Petra Nova运转意味着排放直接进入大气，而捕获装置则处于闲置状态。CCS对于电力行业（产生全球32%的CO2排放量）具有重要意义。v为了将全球变暖限制在1.5°C，必须对大规模的排放密集型工业和发电工艺实施大力度的脱碳处理。CCS可以做到这一点。

从科学/工程的角度来看令人难以置信的是，在CCS技术已被证明取得成功并且迅速发展，可在简化部署同时降低风险和成本的情况下，新CCS设施的推行以及现有设施的继续运转仍然没有得到明确的大力支持。

Corwyn Bruce 国际CCS知识中心项目开发和咨询服务副总裁，具有在BD3 CCS设施工作的实践经验，也是Shand CCS可行性研究的主要作者。

关于国际CCS知识中心：本着促进全球对大规模CCS的理解和部署来减少全球温室气体排放的使命，知识中心通过完全集成的Boundary Dam 3 CCS Facility和全面的第二代CCS研究（称为Shand研究）的基础学习，提供实施大规模CCS项目以及CCS优化的专业知识。知识中心由BHP和SaskPower于2016年创立并在独立董事会的指导下运营。