探访世界首艘带碳捕集功能的海上浮式生产储油船
中央纪委国家监委网站 沈东方
世界首艘带碳捕集功能的海上浮式生产储油船模块吊装现场。
工作人员在碳捕集实验室检查系统运作情况。
碳捕集的重要部件。
船上的“空气净化器”——碳捕集装置。
世界首艘带碳捕集功能的海上浮式生产储油船全景。 受访单位供图
在位于上海市崇明区长兴海洋装备岛的上海中远海运重工码头边，一艘大如山峦的船在水面上静静停泊。
这是全球首艘安装海上碳捕集和封存（CCS）装置的海上浮式生产储油船（Floating Production Storage & Offloading，简称FPSO）。2月20日上午，该船在此被命名为“Agogo FPSO”号。
该船长333米、宽60米、日产原油量可达12万桶，其独特之处在于配备了先进的碳捕集和封存设备，不仅能捕集航行和生产过程中产生的二氧化碳，还能利用废气热能发电，实现环保与节能的双重目标。
海上浮式生产储油船的主要功能是什么？给船增加碳捕集功能需要攻克哪些技术难题？我国在海上碳捕集领域还有哪些创新实践？让我们一起走近世界首艘带碳捕集功能的海上浮式生产储油船。
集生产、储油、卸油为一体，二氧化碳主要产生于燃气发电环节
在距离海岸线数百公里的深蓝海面上，常年矗立着一种堪比航空母舰的巨型设施——它们身形巨大，甲板上密布着纵横交错的管道，昼夜不息地辛勤劳作。这就是海上浮式生产储油船，被称为“海上移动炼油厂”。
作为集生产、储油、卸油为一体的海上浮式工作平台，海上浮式生产储油船可以通过海底输油管线接收来自海底油井的油、气、水等混合物，然后将混合物加工处理成合格的原油和天然气并存储在货舱中，最终通过原油外输系统输送给穿梭油轮运输到岸上进行深加工。
从结构上来说，海上浮式生产储油船的上部是石油天然气生产的化工厂，下部是储油储气舱。它的生产能力根据其设计和规模有所不同，一艘现代化海上浮式生产储油船每天可处理几万桶到几十万桶原油不等。
上海中远海运重工党委委员、副总经理潘宇向记者介绍，海上浮式生产储油船具有生产系统投产快、抗风浪能力强、适应水深范围广、储卸油能力大、可转移重复使用等优点，广泛适用于远离海岸的海域及边际油田的开发，已成为海上油气田开发的主流生产方式。
在海洋油气钻探开发过程中，伴生气是不可避免的，而二氧化碳就是伴生气的重要组成部分。上海中远海运重工高级项目经理徐晓华告诉记者，“二氧化碳主要产生于燃气发电和油气分离的过程，其中绝大部分产生于燃气发电。根据目前的生产工艺，除了少量二氧化碳会被注入井中，其余都被直接排放进入大气。”
据统计，2023年全球海上油气生产加工作业共排放约3800万吨二氧化碳，如果不采取控制措施，到2030年，二氧化碳年排放量可能将增加到近5000万吨。随着全球对碳排放的限制日益严格，开发低碳甚至零碳的FPSO技术迫在眉睫。如何为这些二氧化碳找一个可靠的“归宿”？面对减碳课题，上海中远海运重工项目团队将目光投向了碳捕集技术。
作为应对全球气候变化的关键技术之一，碳捕集技术是指将工业生产或者自然界中的二氧化碳分离并捕集，加以地质、化工或生物利用，或输送到适宜的场地封存，使二氧化碳与大气长期隔离的技术体系。
“碳捕集技术目前被广泛应用于液化天然气厂、氢气厂、钢铁厂、水泥厂、发电厂以及石油炼化厂等‘碳排放大户’，而将这一技术与海上浮式生产储油船相结合，‘Agogo FPSO’号尚属全球首例。”潘宇表示，碳捕集技术的应用使得该船能够捕集航行和生产过程中产生的二氧化碳，并通过废气热能发电，实现了环保与节能的双重目标，也标志着我国在海上碳捕集领域迈出了重要一步。
利用分离塔和洗涤塔等设备进行碳捕集，将二氧化碳以液态形式封装
在这艘长333米、宽60米的船上，有一个最大高度22米、投影面积约100平方米的碳捕集装置，主要由洗涤塔、分离塔、实验室等部分组成。与庞大的船体相比，碳捕集装置虽然不起眼，但发挥着重要的作用。
徐晓华告诉记者，碳捕集技术主要包括燃烧前碳捕集和燃烧后碳捕集两种技术。“‘Agogo FPSO’号配备的技术属于燃烧后碳捕集，也就是在燃料燃烧后将二氧化碳和其他废气进行分离。”
这台“空气净化器”是如何工作的？
二氧化碳将在这套装置中走过一段奇妙的“旅程”：燃气发电产生的废气首先会被引入碳捕集装置中，经过分离塔和洗涤塔等设备过滤后，其中的二氧化碳会融入装置内的氨溶液中。过滤完成后，含二氧化碳较少的废气被直接排放到大气中，而含有二氧化碳的氨溶液则等待进一步处理。
“接下来，我们通过分离技术将氨溶液与二氧化碳分开，氨溶液继续循环使用以搜集更多的二氧化碳，分离出来的二氧化碳则进行加压处理存储到瓶装容器中。”徐晓华介绍，这些装着二氧化碳的容器将被驳运至陆地，可以用于制造化学品或应用到一些工业领域。
值得注意的是，该船不仅能捕集航行和生产过程中产生的二氧化碳，还能将碳捕集过程中产生的余热进行回收利用，为其他环节提供能量，实现能源的最大化利用。
给海上浮式生产储油船增加碳捕集功能，并不像“1+1=2”这么简单，而是一项系统集成的课题。
难点在于如何将碳捕集装置与常规生产系统深度融合。潘宇表示，“海上浮式生产储油船的技术发展了几十年，已经非常成熟，包括各个系统间的匹配、调用，以至于空间的利用等方面都已自成体系。而增加碳捕集系统就意味着增加一系列设备，包括分离塔、洗涤塔、管线以及二氧化碳存储空间等，这对空间利用和生产流程都需要作出相应改变。”
与陆地碳捕集项目相比，在复杂海上环境中实现碳捕集，面临着不同的挑战。
首先是空间限制。海上浮式生产储油船虽为庞然大物，但船上空间对于安装复杂的碳捕集装置来说依然十分有限，因此需要“螺蛳壳里做道场”。科研人员通过优化设备结构，采用模块化设计理念，将分离塔、洗涤塔等核心设备进行紧凑布局，在有限空间内实现碳捕集系统的高效运行。
其次是海上环境。船体长期处于恶劣的海洋环境中，要承受风浪、腐蚀等多种因素的影响，碳捕集系统的设备必须具备高度的耐腐蚀性和稳定性，以确保其在服役期内可靠运行。为此，科研人员研发了新型耐腐蚀材料应用于设备的关键部件，同时对设备进行了强化的密封与防护设计，能有效抵御海水、盐雾等的侵蚀。
高标准严要求保障高效运转，一艘船全年可减排约23万吨二氧化碳当量
今年3月初正式交付后，“Agogo FPSO”号将离厂至长江口锚地调试运行，3月中旬前往作业地开启它的服役生涯。
海上浮式生产储油船一旦投入作业，基本不会再“挪窝”，其服役期长达20至30年。因此，服役期内面临的最大挑战就是维修保养，不仅体现在成本上，还包括维修难度及时间等。
潘宇介绍，“我们在建造过程中提前考虑了这方面的问题，所有的质量标准都提升了一个等级，包括船舶的结构、设备、管系、涂装以及建造过程中的质量控制和追溯等，都是高标准严要求。项目过程中的2万多个ITR（检验和测试记录）一一达标，减少因设备老化、结构疲劳而产生的相关问题。”
上海中远海运重工纪委书记江志军介绍，“在中远海运集团纪检监察组的监督指导下，中远海运重工纪委和上海中远海运重工纪委上下联动，聚焦项目生产全流程，建立联席会议、定期报告、常态化风险点检、重要生产经营指标跟踪、监督工作约束性指标跟踪等五项工作机制，有效防范了廉洁风险，提高了管理能力和工效，最终实现项目提前三个月完工。”
据记者了解，与不带碳捕集功能的海上浮式生产储油船相比，该船预计可以减少27%碳排放量。从全年来看，该船可减排约23万吨二氧化碳当量，这一数字相当于11万亩森林一年的吸附量。
碳捕集技术在海上能源开采中的应用，不仅是实现低碳经济的重要手段，也是应对气候变化的重要措施。展望未来，该技术有望得到更广泛的应用与进一步的发展。
“我国在商船和陆岸企业已经开始应用碳捕集技术，捕获并存储二氧化碳，从而减少大气中二氧化碳的排放。随着技术的不断进步和政策的支持，碳捕集技术将在海上能源开采中发挥越来越重要的作用，可能会延伸至其他海洋能源开发领域，如海上风电、波浪能发电等，推动我国整个海洋能源产业向绿色、可持续方向发展。”潘宇表示。
中国企业新闻网摘编：亓淦玉 |
