Shandong Energy Storage Society
捕集、利用与封存简称CCUS,即把生产过程中排放的二氧化碳进行捕集提纯,继而投入新的生产过程进行再利用和封存。
目前使用的碳捕捉方法主要有燃烧后捕捉(PCC)、燃烧前捕捉(IGCC)和氧气燃烧。
(1)燃烧后捕捉(PCC):主要方法:在工艺的燃烧部分之后进行捕捉。主要使用0.3g/g的乙醇胺( C2H7NO)溶剂对CO2进行吸收。优缺点:主要的优点在于改造幅度最小,从而意味着最小的改造资金投入,一般认为是比较经济的做法,在欧盟地区得到普遍的采用。缺点在于乙醇胺溶液的再生需要耗费巨大的能量,溶剂的挥发对环境有一点影响。
(2)燃烧前捕捉(IGCC):主要方法:与PCC相反的,在IGCC中首先通入氧气或者空气,将煤炭和生物质燃料等原料气化,再进入燃烧段进行反应,与此同时通入一定的水蒸气,最终的产物有CO2、CO、H2、 N2以及硫化物等。优缺点:由于需要将煤炭等燃料气化,不论是改造的投资费用还是后期运行费用均较高。该方法的优点在于提高了压强,更高的CO2比例以及更小的气体流量,同时还可能同时产出H2等能源气体,从而降低投资费用。
(3)氧气燃烧:主要方法:通过将空气中的氮气与氧气分离,使用纯氧对燃料进行燃烧,从而可以提高燃烧效率(大约提高17%-35% ),提高CO2的纯度,降低CO等副产物的产生。优缺点:该技术的关键在于将空气提纯,得到氧气浓度大于95%的混合气,通入到燃烧室中。
发展前景
CCUS技术的应用迅速扩大,到2020年,全球二氧化碳捕获能力已经达到4000万吨。要实现“巴黎协定”的目标,可能需要全球碳捕获能力达到每年10亿吨。要实现这一目标,需要工业界和政府之间的密切合作,以克服与CCUS技术相关的技术和经济障碍,这或将会为早期行动者带来重大机遇。
国际能源机构(IEA)称,到2070年,全世界实现碳中和,仅CCS/CCUS技术就需要占全球CO2减排量的约19%,其余部分则是其他清洁能源技术。
但CCS/CCUS在全球的部署一直很缓慢。全球碳捕集与封存研究院此前发布的报告显示,CCS目前在全球的装机容量约为4000万吨/年。到2050年必须增加超过一百倍才能实现净零排放。到目前为止,全球只有大约20个CCUS设施在运营,缺口巨大。
各国正在加大对CCUS项目的投入。2019年,二十国集团(G20)能源与环境部长级会议首次将CCUS技术纳入议题。自今年来,全球已经有30多个新的CCUS设施的计划相继宣布,各国政府和行业也在2020年承诺向CCUS项目提供超过45亿美元的资金。