碳捕集利用与封存-CCS

护绿使者 2月前

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碳捕集利用与封存

碳捕集与封存(Carbon Capture and Sequestration,简称CCS,也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等)是指将大型工厂所产生的二氧化碳(CO2)收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。

二氧化碳捕集

二氧化碳的捕集方式主要有三种:燃烧前捕集(Pre-combustion)富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)燃烧后捕集(Post-combustion)
燃烧前捕集
燃烧前捕集主要运用于IGCC(整体煤气化联合循环)系统中,将煤高压富氧气化变成煤气,再经过水煤气变换后将产生CO2和氢气(H2),气体压力和CO2浓度都很高,将很容易对CO2进行捕集。剩下的H2可以被当作燃料使用。
该技术的捕集系统小,能耗低,在效率以及对污染物的控制方面有很大的潜力,因此受到广泛关注。然而,IGCC发电技术仍面临着投资成本太高,可靠性还有待提高等问题。
富氧燃烧
富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程,但通过制氧技术,将空气中大比例的氮气(N2)脱除,直接采用高浓度的氧气(O2)与抽回的部分烟气(烟道气)的混合气体来替代空气,这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体,可以直接进行处理和封存。
欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高,还没找到一种廉价低耗的能动技术。
燃烧后捕集
燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2,如今常用的CO2分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附),此外还有膜分离法技术,正处于发展阶段,但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。
从理论上说,燃烧后捕集技术适用于任何一种火力发电厂。然而,普通烟气的压力小体积大,CO2浓度低,而且含有大量的N2,因此捕集系统庞大,耗费大量的能源。

二氧化碳运输

捕集到的二氧化碳必须运输到合适的地点进行封存,可以使用汽车、火车、轮船以及管道来进行运输。一般说来,管道是最经济的运输方式。2008年,美国约有5800千米的CO2管道,这些管道大都用以将CO2运输到油田,注入地下油层以提高石油采收率(Enhanced Oil Recovery,EOR)

二氧化碳封存

二氧化碳封存的方法有许多种,一般说来可分为地质封存(Geological Storage)和海洋封存(Ocean Storage)两类。
地质封存
地质封存一般是将超临界状态(气态及液态的混合体)的CO2注入地质结构中,这些地质结构可以是油田、气田、咸水层、无法开采的煤矿等。IPCC的研究表明,CO2性质稳定,可以在相当长的时间内被封存。若地质封存点经过谨慎的选择、设计与管理,注入其中的CO2的99%都可封存1000年以上。
把CO2注入油田或气田用以驱油或驱气可以提高采收率(使用EOR技术可提高30%~60%的石油产量);注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气驱出来,即所谓的提高煤层气采收率(Enhanced Coal Bed Methane Recovery,ECBM)。
然而,若要封存大量的CO2,最适合的地点是咸水层。咸水层一般在地下深处,富含不适合农业或饮用的咸水,这类地质结构较为常见,同时拥有巨大的封存潜力。不过与油田相比,人们对这类地质结构的认识还较为有限。
海洋封存
海洋封存是指将CO2通过轮船或管道运输到深海海底进行封存。然而,这种封存办法也许会对环境造成负面的影响,比如过高的CO2含量将杀死深海的生物、使海水酸化等,此外,封存在海底的二氧化碳也有可能会逃逸到大气当中(有研究发现,海底的海水流动到海面需要1600年的时间)。
总的来说,人们对海洋封存的了解还是太少。

【减碳降碳 淄博在行动】我国首个百万吨级碳捕集利用与封存项目建成

这家伙太懒了,什么也没留下。
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