低碳經(jīng)濟下的CO2捕集與封存(CCS)技術

CO2捕集與封存〔CCS〕技術張珂前言政府間氣候變化特地委員會(IPCC)300CO290%來自發(fā)電廠、水泥照此下去而不予治理，那么人類將會面臨嚴峻的氣候災難。205060%80%，甚至捕獲與儲存技術”納入可能達成的全球協(xié)議中。關注?！睠CS〕簡介CCSCarbonCaptureandStorageCO2進展捕獲和封存的90CO2以及把煤變成低碳燃料的潛力。CO2大點源包括主要CO2CCS技術就是指通過碳捕獲技術，CO2分別出來，再通過碳儲存手段，將其輸送并封存到海底或地下等與大氣隔絕的地方。CCS1所示。1CCS技術示意圖CCS技術組成CCSCO2排放源是的集中排放源。由于這些行業(yè)排放的CO2濃度高、壓力大，捕集本錢并不高。碳捕獲技術目前大體上分作三種：燃燒前捕獲(pre-combustion)、燃燒后捕獲(post-combustion)和富氧燃燒捕獲(oxyfuel-combustion)。燃燒前捕獲則是以整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)〔IGCC〕技術為根底：先將化石燃CO2被液體溶劑或固體吸附劑吸取，再通過加熱或減壓得以釋放和集中。同時CO2的濃度和壓力會因此提高，分別起來較便利，是目前運行本錢最廉價的捕集技術，其前景看好。燃燒后捕獲是指從化石燃料燃燒后產生的廢氣中承受液體溶劑和加熱的方CO2分別出來，北京高碑店熱電廠所承受的就是此方法。它對傳統(tǒng)電廠煙CO2進展捕集，投入相對較少。這項技術可以分為化學吸取法、物理吸能耗和本錢較高。燃燒產物主要是CO2和水蒸氣，另外還有多余的氧氣以保證燃燒完全，以及燃CO280CO2經(jīng)過壓縮、高的制氧本錢，使得它在經(jīng)濟性上并沒有太大優(yōu)勢。碳封存指將運抵存儲地的CO2注入到如地下鹽水層、廢棄油氣田、煤礦等〔包括油氣層封存和煤氣層封存〕與海洋封存，其中地質封存是最2023Gt。CO2CO2強化采油CO2注入油氣層起到驅油作用，既可以提高采收率，又實現(xiàn)了碳封存，兼顧了經(jīng)濟效益和減排效果。煤層氣封存技術是指將CO2〔CH4〕CO2CH4對煤具有更大的親和力(肯定溫度和壓力下，煤體外表CO2CH42倍)CO2注入煤層，CO2將吸附于CH4CO22SanJuan盆地的一個氣田建立了全球第一個此類的試驗工程，1996Fruitland100，000tCO2。2工藝示意圖CO2貯庫，其總貯量是大氣的50扮演了重要角色。模擬分析說明，注入海洋的CO2能與大氣隔絕至少幾百年。CO2輸入到水體中〔1000米以下〕并溶解，另一種則是經(jīng)由固定3000米以下海床上的沿海平臺將其沉淀，它會在海底形CO2CO2CO2在海洋封存并沒有進入實際應用，它對海洋生態(tài)環(huán)境的影響亦在爭論之中。運輸在CCS技術系統(tǒng)中主要有兩種方式：管道運輸和灌裝運輸。管道運輸CO2最常用的方法，一次性投資較大，適宜運輸距離較遠、運輸量較大2070CO24000tCO2運輸工具力量的限制，僅適合短途、小量的運輸，大規(guī)模使用無經(jīng)濟性。CCS技術本錢CCSCO230-50噸CO2運送至填埋點埋藏需要花費10-20美元。有關模擬結果也說明當CO2價10/價格的浮動也使得CCSCCS前期投入巨大并存在肯定收益風險，大多數(shù)專家認為，政府應當成為碳捕獲及儲存的第一推動力。CCS技術現(xiàn)狀CCS技術國際現(xiàn)狀CCS技術與現(xiàn)有能源系統(tǒng)根底構造的全都性，該技術尤為受到工業(yè)化國家的廣泛關注與親熱重視。依據(jù)國際能源署的統(tǒng)計，截至2023年底，全世界4220個，地質埋存研發(fā)工程61個。其中，比較知名的有挪威Sleipner工程、加拿大Weyburn工程和阿爾及利亞InSalah工程等。歐洲在歐洲或者從世界范圍內來說，挪威在利用CCS技術方面走得最遠。挪威Sleipner油氣田從自然氣里分別CO2，儲存在海底?，F(xiàn)在每天分別并儲存的CO22800噸。迄今累計削減排1000CO2沒有特別活動，也沒有泄漏跡象。很廣泛，但為了儲存大量CO2CCS技術或許能為很多國家供給改善能源安全的時機，即允許他們連續(xù)燃燒大量煤CO2排放。美國美國電力的一半來自燃煤，它每年要向大氣排放CO2達15億噸。美國威斯康辛州的密歇根海灘四周預備建一座大型燃煤發(fā)電廠，該電廠煙囪里的CO2被分別CO2PleasantPrairie電廠是CCS示范工程，它是由美國電力公司和阿爾斯通公司合資。實際上早在2023年，美國就已經(jīng)正式開展CO2封存爭論和進展工程，其中將地質封存和海洋封具體的技術路線圖〔12〕。亞太地區(qū)CCS技術爭論工程。依據(jù)澳大利亞和日本CCS技術結合起來進展，參與、IHI、MitsuiXstrata、澳大CSSchlumberger3年多的試驗期10CO2被貯存在地下，成績斐然。CCS技術國內現(xiàn)狀中國的能源構造打算了CCS因此，作為CO2排放的第一大國，將面臨著來自國際社會和國內進展的雙重壓CCS技術的爭論對中國來說更為重要。CCS技術方面的爭論整體上還處于初級階段。CO2捕集只是大量用于CO2純度高、比較簡潔捕集的煉油、合成氨、制1600CO2排放源，其中約有90%距離將來的地質封存地點只160CCS技術的應用前景格外寬闊。近年來，中國也生疏到CCS技術的重要性和緊迫性，也加快了在CCS技術CCS技術作為前沿技術列入國家中長期科技進展規(guī)劃外，還樂觀2023716CO2捕集示范工程——華能北京熱電廠CO2捕集示范工程正式建成投產，并成功捕獲出純度CO2氣體減排技術首次在中國燃煤發(fā)電領域得到應用。或者混合廢氣來進展采油(EOR)和采氣(EGR)生產的前景IGCC8%CO2EOR進展封存成為該工程的最正確選擇，現(xiàn)在這個工程正在IGCC420IGCC120IGCC130200公里。前景展望CCS技術的探究仍在連續(xù)。為加強國際合作與加快爭論，2023年，美國發(fā)起成立了“碳收集領導人論壇22CCS技術理論與試驗爭論。同時，美國也投入10億美元重啟“將來發(fā)電FutureGen”工程，并將重點建設在伊利諾伊州的IGCC+CCS示范電站。英國通過的立法，要求建電廠工程必需安裝CCS10.5