低碳經(jīng)濟(jì)下的CO2捕集與封存(CCS)技術(shù)

CO2捕集與封存〔CCS〕技術(shù)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(yán)峻的氣候?yàn)?zāi)難。205060%80%，甚至捕獲與儲存技術(shù)”納入可能達(dá)成的全球協(xié)議中。關(guān)注。〔CCS〕簡介CCSCarbonCaptureandStorageCO2進(jìn)展捕獲和封存的90CO2以及把煤變成低碳燃料的潛力。CO2大點(diǎn)源包括主要CO2CCS技術(shù)就是指通過碳捕獲技術(shù)，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(shù)示意圖CCS技術(shù)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(shù)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(shù)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(shí)CO2的濃度和壓力會因此提高，分別起來較便利，是目前運(yùn)行本錢最廉價(jià)的捕集技術(shù)，其前景看好。燃燒后捕獲是指從化石燃料燃燒后產(chǎn)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(jìn)展捕集，投入相對較少。這項(xiàng)技術(shù)可以分為化學(xué)吸取法、物理吸能耗和本錢較高。燃燒產(chǎn)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(jì)性上并沒有太大優(yōu)勢。碳封存指將運(yùn)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(zhì)封存是最2023Gt。CO2CO2強(qiáng)化采油CO2注入油氣層起到驅(qū)油作用，既可以提高采收率，又實(shí)現(xiàn)了碳封存，兼顧了經(jīng)濟(jì)效益和減排效果。煤層氣封存技術(shù)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(gè)氣田建立了全球第一個(gè)此類的試驗(yàn)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(jìn)入實(shí)際應(yīng)用，它對海洋生態(tài)環(huán)境的影響亦在爭論之中。運(yùn)輸在CCS技術(shù)系統(tǒng)中主要有兩種方式：管道運(yùn)輸和灌裝運(yùn)輸。管道運(yùn)輸CO2最常用的方法，一次性投資較大，適宜運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)、運(yùn)輸量較大2070CO24000tCO2運(yùn)輸工具力量的限制，僅適合短途、小量的運(yùn)輸，大規(guī)模使用無經(jīng)濟(jì)性。CCS技術(shù)本錢CCSCO230-50噸CO2運(yùn)送至填埋點(diǎn)埋藏需要花費(fèi)10-20美元。有關(guān)模擬結(jié)果也說明當(dāng)CO2價(jià)10/價(jià)格的浮動也使得CCSCCS前期投入巨大并存在肯定收益風(fēng)險(xiǎn)，大多數(shù)專家認(rèn)為，政府應(yīng)當(dāng)成為碳捕獲及儲存的第一推動力。CCS技術(shù)現(xiàn)狀CCS技術(shù)國際現(xiàn)狀CCS技術(shù)與現(xiàn)有能源系統(tǒng)根底構(gòu)造的全都性，該技術(shù)尤為受到工業(yè)化國家的廣泛關(guān)注與親熱重視。依據(jù)國際能源署的統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，全世界4220個(gè)，地質(zhì)埋存研發(fā)工程61個(gè)。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(nèi)來說，挪威在利用CCS技術(shù)方面走得最遠(yuǎn)。挪威Sleipner油氣田從自然氣里分別CO2，儲存在海底。現(xiàn)在每天分別并儲存的CO22800噸。迄今累計(jì)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(shù)或許能為很多國家供給改善能源安全的時(shí)機(jī)，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(dá)15億噸。美國威斯康辛州的密歇根海灘四周預(yù)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(shí)際上早在2023年，美國就已經(jīng)正式開展CO2封存爭論和進(jìn)展工程，其中將地質(zhì)封存和海洋封具體的技術(shù)路線圖〔12〕。亞太地區(qū)CCS技術(shù)爭論工程。依據(jù)澳大利亞和日本CCS技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)展，參與、IHI、MitsuiXstrata、澳大CSSchlumberger3年多的試驗(yàn)期10CO2被貯存在地下，成績斐然。CCS技術(shù)國內(nèi)現(xiàn)狀中國的能源構(gòu)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(nèi)進(jìn)展的雙重壓CCS技術(shù)的爭論對中國來說更為重要。CCS技術(shù)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(zhì)封存地點(diǎn)只160CCS技術(shù)的應(yīng)用前景格外寬闊。近年來，中國也生疏到CCS技術(shù)的重要性和緊迫性，也加快了在CCS技術(shù)CCS技術(shù)作為前沿技術(shù)列入國家中長期科技進(jìn)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(chǎn)，并成功捕獲出純度CO2氣體減排技術(shù)首次在中國燃煤發(fā)電領(lǐng)域得到應(yīng)用?；蛘呋旌蠌U氣來進(jìn)展采油(EOR)和采氣(EGR)生產(chǎn)的前景IGCC8%CO2EOR進(jìn)展封存成為該工程的最正確選擇，現(xiàn)在這個(gè)工程正在IGCC420IGCC120IGCC130200公里。前景展望CCS技術(shù)的探究仍在連續(xù)。為加強(qiáng)國際合作與加快爭論，2023年，美國發(fā)起成立了“碳收集領(lǐng)導(dǎo)人論壇22CCS技術(shù)理論與試驗(yàn)爭論。同時(shí)，美國也投入10億美元重啟“將來發(fā)電FutureGen”工程，并將重點(diǎn)建設(shè)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