近日，拥有我国完全自主知识产权船舶碳捕集系统的8.2万载重吨系列散货船正式启动建造。

据悉，试点船舶为卡姆萨型散货船，由山东海运旗下山东华宸融资租赁股份有限公司、光大金租合作打造，中国船舶集团第七一一研究所、中国船级社（CCS）、新韩通船舶重工共同参与，该系列船舶填补了我国在船舶碳捕集领域的技术应用空白，达到全球领先水平。

今天，我们邀请CCS专家执笔，为大家解密船载碳捕集系统。

什么是“船载碳捕集系统”？

二氧化碳（CO2）捕集利用与封存（CCUS）是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，CO2永久减排的过程，主要包括CO2捕捉、输送、利用和封存等环节。作为一项有望实现化石能源大规模低碳利用的战略性技术，CCUS具有大幅度减少传统化石能源整个生命周期内的温室气体排放和实现绿色能源负碳排放潜力，是未来减少CO2排放、保障能源安全、构建生态文明和实现可持续发展的重要手段。

CO2捕捉是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕捉、富氧燃烧和燃烧后捕捉三种方式。

其中燃烧前捕集是指在含碳化石燃料燃烧前先通过气化和重整等过程将其转化为以CO和H2为主的混合气，再通过变换反应将CO转化为CO2，经过变换反应后CO2的浓度得到提高，再通过相应的分离技术将富集后的CO2分离和捕捉出来。

富氧燃烧是指用氧气取代空气作为氧化剂，与燃料一同在富氧燃烧炉中进行燃烧，燃烧后的混合气体主要为CO2和H2O再通过冷凝方式将CO2分离和捕捉出来。

燃烧后捕捉技术是指对排气中的CO2进行捕捉，可直接应用于传统电厂和其它能源使用场景。

CO2输送是指将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。根据运输方式的不同，分为管道、船舶运输、汽车和铁路运输等方式。

CO2利用是指通过工程技术手段将捕捉的CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同，可分为CO2地质利用、CO2化工利用和CO2生物利用等。其中，地质利用是将CO2注入地下，进而实现强化能源生产、促进资源开采的过程，如提高石油、天然气采收率；CO2化工利用是指以化学转化方式，将CO2和共反应物转化为目标产物，如与氢合成甲醇；生物利用是指通过植物的光合作用，将CO2用于食品、饲料、生物肥料等生物质的合成，如养殖生长周期短的藻类。

CO2封存是指通过工程技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层，实现CO2与大气长期隔绝的过程。按照封存位置不同，可分为陆地封存和海洋封存；按照地质封存体的不同，可分为咸水层封存、枯竭油气藏封存等。

船载碳捕集系统（OCCS[1]）是CCUS中的碳捕捉技术在船舶上的应用，它将船舶排放废气或燃料中的CO2进行分离捕捉，通过运输工具输到目的地加以资源化利用或注入海底/地层封存，防止其进入大气层，以实现船舶排放的CO2永久减排。作为一项颠覆性的碳减排技术，OCCS为船舶在使用成熟、低成本传统化石燃料下实现大幅度碳减排提供了可能，为航运业的绿色低碳发展提供了一条可行路径。

碳捕捉技术在船上的应用

基于传统能源动力系统的船载碳捕集技术，一般采用化学吸收法对排放尾气进行碳捕捉，其原理为通过吸收液的温度变化来实现CO2的吸收和释放，从而实现将CO2从尾气中分离捕获。主要包括CO2捕捉、分离、压缩液化与存储卸载四个过程构成。首先，船上尾气进入吸收塔捕捉CO2，然后在分离塔对捕捉到的CO2进行分离，分离出的CO2气体进行压缩液化提纯，提纯液化后的CO2再输送到存储容器。对于捕集储存的液态CO2可以在港口直接过驳给CO2运输船，或在专业港口进行卸载，提供给处理工厂用于碱、醇等化工品的原料或地质、生物利用，也可以制成干冰在指定海域投入海底封存。

实船安装

船载碳捕集系统的主要设备构成通常包括废气旁通阀、CO2风机、热交换器、吸收单元、分离单元、压缩单元、制冷单元、液化单元、储存单元、气体检测和监测系统、废水处理和控制系统等。其实船安装应注意对结构强度及船舶稳性的影响。特别值得一提的是，当碳捕集系统因意外故障时，其进排气管路的设计应能避免使得船舶发动机背压过高。

布置方案

针对不同船型及其营运特点，并综合考虑所需配置船载碳捕集系统的捕集能力，测算出所需CO2储存舱的容积，灵活采用不同的布置方案。同时，应特别注意CO2的泄漏风险。

能耗优化

考虑到船载碳捕集系统运营能耗相对较高，亟需突破CO2高效低能耗捕集与储存技术，以有效降低系统能耗。同时，船上电站容量要有足够冗余，且超负荷时系统能应急脱开。

未来发展趋势

完善法规规范标准体系建设

明确船载碳捕集系统的减排效果与评估验证，探索制定符合中国国情的OCCS政策，进一步完善法律法规框架，制定科学合理的规范标准体系。

规划布局后端岸基设施建设

加大岸基设施投资力度与建设规模，注重不同行业的资源优化整合，建立CO2接收转运一体化服务及合作共享机制，资源共享、成本分担，推动OCCS全产业链的健康有序发展。

着力促进产业集群建设

针对船载碳捕集技术全产业链间的兼容性与耦合集成（如绿色甲醇燃料的制备），优化系统能耗，降低成本水平，加快突破技术瓶颈，构建低成本、低能耗、安全可靠的OCCS新技术体系，促进产业集群建设。

综上，船载碳捕集技术的相关法规、规范及CO2转移、利用的岸基设施还待完善，但其较强的减排潜力，可灵活匹配减排目标并具有较好的经济性，已逐步得到行业的重视，国内外相关技术研发投入越来越多；另外，其与绿色甲醇制备行业耦合，可实现陆上制备与船上使用间的碳循环而达到净零排放。因此，船载碳捕集技术将是国际航运走向碳中和目标极具竞争力的技术路径。

文中[1] OCCS是Onboard Carbon Capture System的缩写。