文档介绍：CCS (Carbon Capture And Storage) 简介
CCS技术
CCS技术(Carbon Capture and Storage)即碳的捕获与封存技术
是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。
CCS技术包括:二氧化碳捕获、运输以及封存三个环节,它可以使单位发电碳排放减少85%—90%。
1、碳捕获技术
针对CO2的捕获方式分离系统主要有3类:
燃烧前捕获系统
富氧燃烧系统
燃烧后捕获系统
二氧化碳的捕获方式主要有三种:
燃烧前捕获(bustion)
富氧燃烧(Oxy-bustion)
燃烧后捕获(bustion)
燃烧后捕获系统
燃烧后CO2的捕获与分离主要是烟气中CO2与N2的分离。化学溶剂吸收法是当前最好的燃烧后CO2收集法,具有较高的选择性和捕集效率
化学吸收法:利用碱性溶液与酸性气体之间的可逆化学反应。
由于燃煤烟气中不仅含有CO2、N2、O2和H2O,还含有SOx、NOx、尘埃、HCl、HF等污染物。杂质的存在会增加捕获与分离的成本,因此烟气进入吸收塔之前,需要进行预处理,包括水洗冷却、除水、静电除尘、脱硫与脱硝等。
燃烧后捕获系统
富氧燃烧系统
富氧燃烧系统
用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的助燃剂。燃烧产物主要成分:
CO2和水蒸气
多余的氧气
燃料中所有组成成分的氧化产物
燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性气体
经过冷却水蒸汽冷凝后,烟气中CO2含量在80% ~98%之间。这样高浓度的CO2经过压缩、干燥和进一步的净化可进入管道进行存储。
富氧燃烧系统中,由于CO2浓度较高,因此捕获分离的成本较低,但是供给的富氧成本较高。
燃烧前捕获系统
燃烧前捕获系统主要有2个阶段的反应:
化石燃料先同氧气或者蒸汽反应,产生以CO和H2为主的混合气体(称为合成气)
2C+O2——2CO
C+H2O——CO+H2
待合成气冷却后,再经过蒸汽转化反应
CO+H2O —— CO2+H2
使合成气中的CO转化为CO2,并产生更多的H2;最后,将H2从混合气中分离
CO2从混合气体中分离并捕获和存储,H2被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机,进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
燃烧前捕获系统
Simens 系统
2、碳运输技术
捕获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。一次性投资较大,适宜运输距离较远、运输量较大的情况。
罐装运输主要通过铁路或公路进行运输。仅适合短途、小量的运输,大规模使用不具有经济性。
3、碳封存技术
碳封存技术相对于碳捕集技术也更加成熟。主要有3种:含盐咸水层封存、油气层封存和煤气层封存
咸水层封存是指将二氧化碳封存于距地表800m以下的咸水层当中。通常咸水层空气体积大。可封存相当多的二氧化碳。
现有油气田封存二氧化碳被认为是未来的主流方向,这项技术被称为二氧化碳强化采油技术,即将二氧化碳注入油气层,起到驱油作用,既可以提高采收率,又实现了碳封存,兼顾了经济效益和减排效益。
煤气层封存是指将二氧化碳注入比较深的煤层当中。置换出含有甲烷的煤层气。所以这项技术也具有一定的经济性。但必须选在较深的煤层中,以保证不会因开采而造成泄漏。