文档介绍：关于碳捕捉与碳封存
二氧化碳循环示意图
在生物圈中循环的活性碳大约有4万千兆吨(Gt=10亿吨)。大气层、植物和海洋表层,这是活性循环碳构成的三个主要来源,每一种都在600Gt~1000Gt。动物生命只需小小的1Gt~2Gt。地表土中有转移很慢的1500Gt的碳,在深海中有更慢的3800Gt。除了所有这些自然循环的碳外,当它们远离了早期的地球大气层后,还有大量的碳储备下来,不是在沉淀的碳岩层中,就是在矿物燃料。因此,通过燃烧“矿物”燃料,我们释放出二氧化碳以及很久以前被最初的植物生命分离出来的太阳能。燃烧使得含有能量的碳氢化合物有机分子转化为碳、氢以及很少量的氮氧化物,即二氧化碳、水蒸气和一氧化二氮。
一、碳捕捉与封存(S—Carbon Capture andStorage)
定义:一个从工业和能源相关的生产活动中分离二氧化碳,运输到储存地点,长期与大气隔绝的过程
产业链:(1)捕集(2)运输(3)存储和监测
这是最初的一步,在化石燃料燃烧发电之前或之后将CO2分离出来。目前正在进行试点的有三种捕集技术,每种技术适用于不同类型的发电厂。二氧化碳的捕集方式主要有三种:燃烧前捕集(bustion)、富氧燃烧(Oxy-bustion)和燃烧后捕集(bustion)。
碳捕捉主要方式
名称
具体方法
优点
缺点
燃烧前处理
燃烧前捕集主要运用于IGCD(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
投资成本太高,可靠性还有待提高等问题
富氧化燃烧
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
制氧技术的投资和能耗太高,现在还没找到一种廉价低耗的能动技术
燃烧后处理
燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2,目前常用的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
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
普通烟气的压力小体积大,CO2浓度低,而且含有大量的N2,捕集系统庞大,耗费大量的能源
将CO2从排放源压缩后运输到存储地点,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)。但长距离需要用船运,运输技术相对成熟。全球大约有5600公里长的陆上CO2传输管道。
储存不仅包括将CO2保存在深层地下,还要对泄露进行监测