碳捕集

從科技部獲悉，《“十二五”國家碳捕集利用與封存科技發(fā)展專項規(guī)劃》（簡稱《規(guī)劃》）已經(jīng)正式發(fā)布。業(yè)內(nèi)人士認為，這意味著碳捕集利用與封存產(chǎn)業(yè)即將開始快速發(fā)展的階段 。

作為經(jīng)濟快速發(fā)展的發(fā)展中國家，過去30年我國溫室氣體排放增長迅速，年排放量已位居世界前列。盡管我國單位GDP的能耗和溫室氣體排放強度呈下降趨勢，但能源消耗和溫室氣體排放總量持續(xù)增加的趨勢短期內(nèi)難以扭轉(zhuǎn)。作為補救措施之一，人類正在嘗試將碳進行捕獲、利用與封存。

CCUS技術(shù)被認為是應(yīng)對氣候變化重要的技術(shù)路徑之一，但從全球看，該技術(shù)仍處于研發(fā)和早期系統(tǒng)示范階段，尚存在高成本、高能耗、長期安全性和可靠性待驗證等突出問題 。

CCUS是指將大型發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來，用各種方法儲存以避免其排放到大氣中，并且加以合理利用的一種技術(shù)。它包括二氧化碳捕集、運輸、封存和使用，可以使單位發(fā)電碳排放減少85%至90%。

對于以煤炭為主要能源結(jié)構(gòu)的中國而言，為達到控制溫室氣體的目標，CCUS顯得尤為重要。事實上，國務(wù)院已經(jīng)提出到2015年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2010年下降17%。 這意味著中國的碳捕集產(chǎn)業(yè)還有相當大的發(fā)展空間。

為此《規(guī)劃》提出，到“十二五”末，突破一批碳捕集、利用與封存（CCUS）關(guān)鍵基礎(chǔ)理論和技術(shù)，實現(xiàn)成本和能耗顯著降低，形成百萬噸級CCUS系統(tǒng)的設(shè)計與集成能力，構(gòu)建CCUS系統(tǒng)的研發(fā)平臺與創(chuàng)新基地，建成30-50萬噸/年規(guī)模二氧化碳捕集、利用與封存全流程集成示范系統(tǒng)。 2100433B

該裝置對電廠鍋爐排煙進行脫硝、除塵、脫硫等預(yù)處理，脫除煙氣中對后續(xù)工藝有害的物質(zhì)，然后在吸收塔內(nèi)復(fù)合溶液與煙氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，將二氧化碳與煙氣分離；其后在一定條件下于再生塔內(nèi)將其生成物分解，從而釋放出二氧化碳，二氧化碳再經(jīng)過壓縮、凈化處理、液化，得到高純度的液體二氧化碳產(chǎn)品。

這個脫碳裝置就好比給燃煤電廠這個排放源戴上了一個大口罩，通過過濾把對環(huán)境沒有任何影響的干凈氣體排放出去，而把二氧化碳留下來集中處理。

二氧化碳捕捉到了，接下來要如何處理呢？

二氧化碳的工業(yè)用途非常廣泛：在機器鑄造業(yè)，二氧化碳是添加劑；在金屬冶煉業(yè)，特別是優(yōu)質(zhì)鋼、不銹鋼、有色金屬冶煉，二氧化碳是質(zhì)量穩(wěn)定劑；在陶瓷搪瓷業(yè)，二氧化碳是固定劑；飲料啤酒業(yè)，二氧化碳是消食開胃的添加劑；做酵母母粉，二氧化碳是促效劑；在消防事業(yè)，二氧化碳是滅火劑。

二氧化碳的捕集方式主要有三種：燃燒前捕集（Pre-combustion）、富氧燃燒（Oxy-fuel combustion）和燃燒后捕集（Post-combustion）。

碳捕集與封存燃燒前捕集

燃燒前捕集主要運用于IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）系統(tǒng)中，將煤高壓富氧氣化變成煤氣，再經(jīng)過水煤氣變換后將產(chǎn)生CO2和氫氣（H2），氣體壓力和CO2濃度都很高，將很容易對CO2進行捕集。剩下的H2可以被當作燃料使用。

該技術(shù)的捕集系統(tǒng)小，能耗低，在效率以及對污染物的控制方面有很大的潛力，因此受到廣泛關(guān)注。然而，IGCC發(fā)電技術(shù)仍面臨著投資成本太高，可靠性還有待提高等問題。

碳捕集與封存富氧燃燒

富氧燃燒采用傳統(tǒng)燃煤電站的技術(shù)流程，但通過制氧技術(shù)，將空氣中大比例的氮氣（N2）脫除，直接采用高濃度的氧氣（O2）與抽回的部分煙氣（煙道氣）的混合氣體來替代空氣，這樣得到的煙氣中有高濃度的CO2氣體，可以直接進行處理和封存。

歐洲已有在小型電廠進行改造的富氧燃燒項目。該技術(shù)路線面臨的最大難題是制氧技術(shù)的投資和能耗太高，還沒找到一種廉價低耗的能動技術(shù)。

碳捕集與封存燃燒后捕集

燃燒后捕集即在燃燒排放的煙氣中捕集CO2，如今常用的CO2分離技術(shù)主要有化學吸收法（利用酸堿性吸收）和物理吸收法（變溫或變壓吸附），此外還有膜分離法技術(shù)，正處于發(fā)展階段，但卻是公認的在能耗和設(shè)備緊湊性方面具有非常大潛力的技術(shù)。

從理論上說，燃燒后捕集技術(shù)適用于任何一種火力發(fā)電廠。然而，普通煙氣的壓力小體積大，CO2濃度低，而且含有大量的N2，因此捕集系統(tǒng)龐大，耗費大量的能源。

CCS技術(shù)可以分為捕集、運輸以及封存三個步驟，商業(yè)化的二氧化碳捕集已經(jīng)運營了一段時間，技術(shù)已發(fā)展得較為成熟，而二氧化碳封存技術(shù)各國還在進行大規(guī)模的實驗。

《碳捕集、利用與封存技術(shù)》基于國內(nèi)外碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)的研究進展，闡述發(fā)展CCUS技術(shù)對于減少溫室氣體排放，應(yīng)對氣候變化的作用和意義；評估國際CCUS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；全面介紹CCUS技術(shù)流程及中國CCUS技術(shù)研發(fā)與工程實踐；綜述并分析世界主要國家CCUS政策法規(guī)與投融資機制，并在此基礎(chǔ)上探討中國CCUS技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用面臨的政策需求及可供借鑒的經(jīng)驗；最后簡要介紹世界各國CCUS技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃，展望CCUS技術(shù)在中國發(fā)展面臨的機遇和挑戰(zhàn)。