碳封存計算
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-06-02
碳封存計算的實例教程
世界上有一個碳問題。要解決這個問題，就需要停止燃料燃燒的碳排放，轉(zhuǎn)而依靠風力渦輪機和太陽能電池等更清潔的能源。
但是，對于空氣中已經(jīng)存在的現(xiàn)有CO2，以及每天排放的數(shù)百萬噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護協(xié)會副主任Rebecca Benner說：“在人類歷史的大部分時間里，碳排放都是由大自然平衡的，但現(xiàn)在我們產(chǎn)生CO2的速度比大自然回收CO2的速度快得多。”
碳捕集與封存是一個總括性的術語，其中一些技術是在20世紀80年代首次提出的，旨在將排放的CO2釋放到空氣中之前，將其捕集并封存起來。
雖然碳捕集與封存尚未大規(guī)模進行，但公司和政客正在推動碳捕集與封存，將其作為引導國家走向碳中和的未來計劃的關鍵部分。
在《通脹削減法案》中稅收激勵措施的鼓勵下，一些美國公司提出了捕集CO2并利用或?qū)⑵?em>封存在地下的項目。
然而，一些環(huán)保人士對這些提議持懷疑態(tài)度，他們表示，碳捕集與封存可能會分散人們對減排工作的注意力。
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究竟什么是碳捕集？
濕地和森林等自然生態(tài)系統(tǒng)從空氣中吸收碳并將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，這是地球自然碳循環(huán)的一部分。
因此，植樹是一種低技術含量的碳捕集方法，而且我們知道這種方法可以大規(guī)模使用。
但隨著化石燃料的持續(xù)使用，大氣中CO2含量的上升速度超過了僅靠自然過程能夠抵消的速度，專家們已經(jīng)在尋找方法來增強大自然的能力。
全國各地都在努力植樹和進行其他小規(guī)模試驗。目前正在開發(fā)兩種更大規(guī)模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開 CCUS是溫室氣體減排的關鍵技術，其發(fā)展對于促進化石能源的高效利用、如期實現(xiàn)“雙碳”目標愿景具有重要意義。目前，我國CCUS仍處于發(fā)展早期，部分先進技術尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關鍵技術逐步成熟以及各行業(yè)巨大減排需求拉動，我國CCUS將向著低成本、商業(yè)化、集群化方向發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模有望在2050年突破3,000億元。
發(fā)展概況
CCUS定義
碳捕集、利用與封存（Carbon Capture, Utilization and Storage，簡稱 CCUS）是指將CO2從工業(yè)過程、能源利用或大氣中分離出來，直接加以利用或注入地層以實現(xiàn)CO2永久減排的過程[1]。按照技術流程，CCUS主要分為碳捕集、碳運輸、碳利用、碳封存等環(huán)節(jié)。其中，碳捕集主要方式包括燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒等；碳運輸是將捕集的CO2通過管道、船舶等方式運輸?shù)街付ǖ攸c；碳利用是指通過工程技術手段將捕集的CO2實現(xiàn)資源化利用的過程，利用方式包括礦物碳化、物理利用、化學利用和生物利用等；碳封存是通過一定技術手段將捕集的CO2注入深部地質(zhì)儲層，使其與大氣長期隔絕，封存方式主要包括地質(zhì)封存和海洋封存。
政策環(huán)境：政策助力CCUS技術推廣和示范工程建設
CCUS是目前實現(xiàn)大規(guī)模溫室氣體減排的重要技術手段。短期內(nèi)，我國以石油、煤炭等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)難以改變，發(fā)展CCUS可促進化石能源的高效利用，加快傳統(tǒng)高排放行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，對我國實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標具有重要意義。近年來，我國出臺了一系列政策促進CCUS發(fā)展，具體內(nèi)容包括推動CCUS示范工程建設、加強CCUS技術推廣示范、將CCUS納入綠色債券目錄等。
展開 全球碳捕集與封存研究院的研究表明，若以使用壽命30年計算，每吉焦煤炭成本為2.1美元，每吉焦天然氣則是4.2美元，這意味著上述15%到20%碳捕集成本來自能源本身。能源至關重要，其價格在2022年初上漲了三倍，從根本上改變了碳捕集和封存的經(jīng)濟效益。
一些大規(guī)模工業(yè)流程是碳捕集的理想場景，因為煙氣CO2濃度高且凈化成本低。盡管捕捉成本更低，仍鮮有這樣的碳源被開發(fā)利用。
圖2 碳捕集與凈化成本(上)不同工藝流程中的CO2濃度(下) 圖源/MAN Energy Solutions
碳捕集
捕集CO2的方法可分為三類：燃燒后捕集、富氧燃燒捕集和燃燒前捕集。
1.燃燒后捕集
燃燒后捕集技術在燃燒后將CO2從煙氣中分離。具有CO2高親和力的選擇性化學溶劑，例如胺，最適用于CO2低分壓的煙氣，絕大多數(shù)現(xiàn)有工業(yè)排放可采用該技術捕集。胺吸收是一項成熟技術，改造過程通常不會影響現(xiàn)有工藝，也無需大量的技術變更。這也是Aker Carbon Capture公司的建議，采用CO2壓縮加熱胺的模塊化裝置。胺吸收有良好的應用記錄，多個大型工業(yè)裝置正在運行，包括2016年SaskPower Boundary Dam項目，2017年Petra Nova, Texas項目，2021年HeidelbergCement, Brevik項目。胺吸收技術的劣勢在于溶劑再生需要額外多達20%至30%能耗。
圖3 燃燒后碳捕集原理圖及其主要特征(上)燃燒后捕集技術(下) 圖源/MAN Energy Solutions
2.富氧燃燒捕集
新基建為富氧燃燒技術提供了機遇。純氧取代空氣與循環(huán)尾氣混合。燃燒后水和其它殘留物很容易從CO2中分離出來。
展開 Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰(zhàn)略”重要組成部分的CCUS為政府和工業(yè)界提供了重要的機會。近年來，幾十個新的CCUS項目處于正在建設或規(guī)劃中，越來越多的國家提供了成熟的政策支持。據(jù)全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個有效的政策解決方案是支持CCUS網(wǎng)絡和樞紐的形成。在此環(huán)境下，排放者、監(jiān)管機構(gòu)和CCUS樞紐開發(fā)人員合作，建立共享的基礎設施，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，并在一個新的工業(yè)價值鏈中開發(fā)實際可行的商業(yè)模式。隨著這些CCUS樞紐的發(fā)展，正在把越來越多的CCUS項目變成一個可擴展的現(xiàn)實。
展開 國家能源集團鄂爾多斯煤制油分公司10萬噸/年二氧化碳捕集和封存全流程示范項目
其他封存技術如CO?開發(fā)地熱、CO?強化開發(fā)煤層氣和頁巖氣、CO?玄武巖礦化封存、CO?水合物封存等，均處于研究階段。
（部分資料及圖片來自互聯(lián)網(wǎng)公開平臺，版權歸原作者所有，僅供學習和參考。）
（文章來源：洛卡碳科）
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碳封存計算的最新內(nèi)容
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高性能復合材料（尤其是航空、航天、汽車和風電結(jié)構(gòu)中的碳纖維復合材料（CFRP, Carbon Fiber Reinforced Polymer））的核心研究方向。下面我給出一個科研和工程設計層面系統(tǒng)化的總結(jié)，包括研究方向 、算法、軟件、硬件配置推薦。
一、主要研究方向
碳纖維復合材料的研究主要分為材料設計、力學性能分析、制造工藝與結(jié)構(gòu)仿真、失效與壽命預測四大類：
我國是以火力發(fā)電為主，是指利用煤炭、石油、天然氣等化石燃料燃燒產(chǎn)生的熱能，通過蒸汽輪機等設備將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電方式。火力發(fā)電雖然穩(wěn)定，但會產(chǎn)生大量的溫室氣體和有毒物質(zhì)，對環(huán)境和人類健康造成威脅。因此，國家大力提倡光伏發(fā)電。
光伏發(fā)電主要有哪些優(yōu)點呢？
1.綠色環(huán)保
光伏發(fā)電即太陽能發(fā)電，在發(fā)電過程中沒有任何噪音、光污染和輻射，是真正的零排放、零污染的靜態(tài)發(fā)電
撰文 | 張書銘
編輯 | 郭郭
CCUS是溫室氣體減排的關鍵技術，其發(fā)展對于促進化石能源的高效利用、如期實現(xiàn)“雙碳”目標愿景具有重要意義。目前，我國CCUS仍處于發(fā)展早期，部分先進技術尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關鍵技術逐步成熟以及各行業(yè)巨大減排需求拉動，我國CCUS將向著低成本、商業(yè)化、集群化方向發(fā)展，產(chǎn)值規(guī)模有望在2050年突破3,000億元。
發(fā)展概況
為了對我們的凈零之旅產(chǎn)生突破性影響，我們正在探索一系列下一代技術，以幫助我們實現(xiàn)建筑環(huán)境的脫碳。碳捕獲、利用和儲存 (CCUS) 是我們尋找的產(chǎn)品組合中最重要的技術之一。今天介紹的這個技術來自國外，這是在30多個CCUS項目正在進行實踐中，廠家也正在測試的技術將為2030年以后的業(yè)務脫碳奠定基礎。
最令人興奮的 CCUS 技術之一被稱為“礦化”
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學》2021年第6期
作者：張賢，李陽，馬喬，劉玲娜
來源：我國碳捕集利用與封存技術發(fā)展研究[J].中國工程科學,2021,23
SXHK CCS
從大氣中去除CO2以使氣候變化的時間倒流的想法很有吸引力。這些技術能否兌現(xiàn)承諾？
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引言
