全球规模最大5兆瓦化学链燃烧碳捕集示范装置。受访者供图
川观新闻记者 高杲 曹凘源
10月23日，走进东方电气集团东方锅炉股份有限公司（简称东方锅炉）德阳基地，沿着主干道步行约15分钟，一座高40多米、形似火箭发射塔架的建筑便出现在记者眼前，白色的脑袋，蓝色的骨架，多根粗壮管道交缠盘错其中，如果无人介绍，谁也不会把这座高塔和环保设备联系在一起。
“它是一个‘捕碳高手’。”同行的东方锅炉技术创新中心基础研发部部长韦耿介绍，眼前的建筑有一个响亮的名字——全球规模最大5兆瓦化学链燃烧碳捕集示范装置，该装置已经于日前试验成功，未来将通过化学链燃烧技术，对化石能源燃烧过程中产生的二氧化碳进行大规模捕集，从而解决传统燃烧方式捕集二氧化碳成本高、难度大的问题。
没有火焰却可以燃烧，它让二氧化碳无处可逃
一靠近这位“捕碳高手”，便听到它“沙沙”的“喘气声”。
“这说明它已经开始工作了。”韦耿介绍，该装置的工作流程很简单，就是让燃料在密闭空间中燃烧，然后捕捉燃烧产生的二氧化碳。“神奇的是，这里的燃烧却看不见火焰。”
燃烧却不见火焰，怎么做到的？
面对记者追问，韦耿继续介绍，所谓燃烧，其实是指燃料与氧化剂发生的一种剧烈化学反应。在传统的锅炉当中，燃料在固定位置与空气接触燃烧，将燃料所蕴藏的化学能，转化为人类可用的热能，这便是煤、石油、天然气等化石能源开发利用的基础原理。与其他燃烧一样，化学链燃烧也是燃料和氧化剂发生的剧烈化学反应，但由于独特的燃烧方式，燃料一直处于流动状态，所以虽然产生了发光、发热等反应，但肉眼却难以察觉。“严格来说，不是没有‘火焰’，只是看不见‘火焰’。”
“它的神奇可不止这些。”谈到这位‘捕碳高手’，东方锅炉技术创新中心基础研发部副部长林山虎一下子打开了话匣子。“这个‘捕碳高手’可不一般，它可以让二氧化碳‘无处可逃’。”
在传统燃烧中，燃料一般与空气直接接触，与空气中的氧气反应生成二氧化碳，不能燃烧的氮气就成了二氧化碳的“藏身之所”，再想把它捕捉出来就很困难。
“这位‘高手’的秘诀，就是避免燃料和空气直接接触。”林山虎介绍，装置里面设有两个反应器，一个是空气反应器，一个是燃料反应器，要实现燃料不与空气直接接触，就需要一个名叫载氧体的“中间商”，将空气反应器的氧气带到燃料反应器中。他形象地举了个例子，载氧体在空气反应器中进行氧化反应，将空气中氧气收集到自己身上，完成“进货”，然后顺着密封管道进入燃料反应器，完成“运货”，最后和燃料相互作用，进行还原反应，完成“卖货”。“这个时候，燃料燃烧后，我们就得到了高浓度的二氧化碳，而整个氧化还原反应过程循环进行，就能实现大规模碳捕集。”
“原理看似简单，但走向实际应用却并不容易。”韦耿说，为了实现这一目标，东方锅炉和清华大学等高校进行了7年的探索：首先要从无数的材料中找到最合适的载氧体，然后需要设计一套系统，保证这位“中间商”能够顺利“进货”，并把货物运送到准确地点进行交易，最终实现货物变现。“特别是系统设计上，对于新技术而言，很多参数都无法完全确定，包括像循环量、反应温度等参数，只有先理论设计，然后再通过试验去验证，不断优化调整。”林山虎说。
成本降低三分之二，它为多个领域提供减碳新方案
碳排放导致的全球气候变化是人类共同面临的重大挑战，化石能源燃烧产生的二氧化碳占碳排放的80%以上，是碳排放的最主要来源，也是减碳的主战场。因此，将燃烧产生的二氧化碳捕集起来，并进行利用或封存，是极具挑战的重大前沿课题。
化学链燃烧技术被普遍认为是最具低成本潜力的碳捕集技术。“该装置的试验成功，不仅验证了化学链燃烧技术在碳捕集领域的可行性，更为其大规模、低成本的应用提供了可能。”韦耿透露，自试验成功后，前来寻求合作的企业络绎不绝，其中大部分都是电力、化工等能源行业的龙头企业。
为何如此受关注？
韦耿说，原因有两点：一是效率高，二是成本低。他介绍，利用化学链燃烧技术，可以从燃烧源头得到90%以上浓度的二氧化碳。二氧化碳捕集效率更是超过了95%。同时，该技术预期比传统碳捕集技术减少三分之二的成本。
“它带来的影响还不止这些。”中国工程院院士、清华大学教授岳光溪说，最大化学链碳捕集装备系统试验成功，标志着我们实现了该技术从“0”到“1”的重大突破，走在了世界前列，为规模化应用提供了坚实的技术支撑，也为能源行业减少碳排放提供了全新的技术路线。
比如应用在火电厂上，将推动火电厂在污染物超低排放的基础上进一步实现“零碳排放”，让火电也可以成为“双零排放”的绿色能源。再比如应用在供热、石化、化工、油气等高排放行业，具有显著的环境效益和社会效益，对推进工业大规模脱碳，实现“双碳”目标具有重要意义。
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