燃燒碳捕集
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-06-02
燃燒碳捕集的實例教程
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尾氣混合。燃燒后水和其它殘留物很容易從CO2中分離出來。Vattenfals公司對一燃煤電廠的能耗研究表明，該技術可減少19%的電力輸出(cf.Str?mberg 2008)。這種燃燒前捕集方法的效率略高于燃燒后捕集方法，但需要在全新電廠中投資建設。
圖4 富氧燃燒碳捕集原理圖及其主要特征(上)富氧燃燒捕集技術(下) 圖源/MAN Energy Solutions
3.燃燒前捕集
燃燒前捕集是指在燃燒前去除CO2。首先，水蒸汽甲烷重整或氣化(如天然氣、煤或生物質)產生合成氣。隨后，合成氣發生水-氣變換反應將一氧化碳和水轉化為氫氣和CO2。CO2濃度高且可被分離，而剩余氫氣作為燃料使用。
圖5 燃燒前碳捕集原理圖及其主要特征(上)燃燒前捕集技術(下) 圖源/ MAN Energy Solutions
碳利用
捕集的CO2可作為原料應用于眾多工業流程。但這些機遇的開發需要基礎設施設計師、生產商和運營商在基礎設施領域更緊密合作。
1.碳輸送
CO2在捕集后輸送至工業用戶或封存地點。鹿特丹港正在建立一個收集網絡以整合和分配CO2。大多數CO2排放者缺乏管理排放的專業知識。而這里公用事業公司可以介入，因為發電廠是最大的排放源，所以必須采取行動。公用事業公司可以結合CO2捕集方面的專業知識與自建帶有CO2輸配功能的工業中心，將提供碳管理作為一種服務。
展開 CCS（carbon capture and storage）即二氧化碳的捕集和封存技術，是將CO2從電廠等工業或其他排放源分離，經富集、壓縮并運輸到特定地點，注入儲層封存以實現被捕集的CO2與大氣長期分離的技術。在此技術基礎上發展出CCUS。
碳捕集、利用與封存技術（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是將二氧化碳從化石燃料電廠或工業設施中捕集提純，然后通過運輸投入新的生產過程加以利用，最終實現有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、運輸、長期封存三個環節基礎上增加了對二氧化碳利用的環節，目前主要利用方式包括提高采收率、食品級二氧化碳精制，以及其他工業利用方式。與CCS相比，CCUS可以將二氧化碳資源化，能產生經濟效益，更具有現實操作性。
簡單來說，CCUS技術即為將二氧化碳捕集起來，然后繼續再利用或者封存起來的技術。那么，二氧化碳的捕集技術有哪些呢？
1、化學吸收法
化學吸收法是指化學溶劑通過與CO2發生化學反應，對二氧化碳進行吸收，當外部條件如溫度發生或壓力改變時，使得反應逆向進行，從而達到二氧化碳的解析及吸收劑的循環再生的目的。二氧化碳捕集流程圖如下圖所示：
其基本過程為：煙氣在脫硫、脫硝后，經引風機從底部進入吸收塔，同時吸收液從吸收塔的頂部噴淋而下，煙氣和吸收液在吸收塔內接觸后發生反應。
展開 SXHK CCS
碳捕集是解決全球溫室氣體水平的一個重要手段，碳捕集將在企業、國家和世界的脫碳計劃中發揮關鍵作用，但我們在實施方面的進展如何？
為了了解目前的情況，作者采訪了幾位同事，并從他們各自的專業領域（技術、所有權和許可）研究了此事。
具體來說，作者與來自工程和環境咨詢公司POWER Engineers（POWER）的四位專家進行了交談。
電力公司環境部門的部門經理Tom Rolfson在包括發電在內的多個行業擁有多年的許可經驗。
空氣質量監管和許可專家Steven Babler最近評估了碳捕集項目的監管影響。Dwight Cole是POWER發電部門項目管理副總裁，專門從事脫碳解決方案。
John Lagomarsino，也是POWER發電部門的高級項目經理，為碳捕集技術的戰略選擇和項目開發提供技術咨詢。
技術、法規、經濟和勞動力可用性都是碳捕集狀況的因素。這些專家的多重視角將描繪出一幅更清晰的畫面，并最終回答這個問題：碳捕集是怎么回事？
01
技術
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碳捕集技術的現狀和已知問題是什么？
Dwight Cole：碳捕集是石化行業中的一個已知過程，因此它并不是新的。然而，新的是它在捕集天然氣燃燒廢氣中的CO2排放方面的用途，以及在其他行業（如波特蘭（Portland）水泥）中的用途。
目前采用的技術是胺洗滌（下圖），該技術用于數十家發電廠和工業工廠。
展開 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，對于空氣中已經存在的現有CO2，以及每天排放的數百萬噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護協會副主任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，但現在我們產生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并利用或將其封存在地下的項目。
然而，一些環保人士對這些提議持懷疑態度，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系統從空氣中吸收碳并將其轉化為生物質，這是地球自然碳循環的一部分。
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模使用。
但隨著化石燃料的持續使用，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模試驗。目前正在開發兩種更大規模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開 碳捕集和封存
碳捕集和封存（CCS）是指一系列可以通過減少CO
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排放來對抗大氣中CO
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水平的技術。這些技術在燃燒化石燃料產生的CO
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釋放到大氣中之前將其捕集。然后將捕集的CO
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壓縮并運輸到封存地點，例如地質構造、空出的石油或天然氣儲層。
CCS也可稱為CCUS（碳捕集、利用和封存），其中捕集的CO
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用于某些下游目的，如提高石油采收率（EOR）或用于生產化學品。
根據國際能源暑的數據，2022年全球CO
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排放量減少了4500萬噸，主要是碳捕集、利用和封存。根據項目開發商的公告，預計到2030年，這一數字將上升至2.2億噸CO
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。然而，即使所有計劃項目都得到了實施，這也遠遠達不到2030年凈零情景下的要求。圖2用黃色條顯示了這一重大的預測缺口。
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燃燒碳捕集的最新內容
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(34, 34, 34);">2026第四屆上海國際碳捕集技術展覽會暨中國CCUS技術發展論壇</span></p><p class="ql-align-justify">時間：2026年4月13-15日</p><p>地點：上海新國際博覽中心</p><p class="ql-align-justify
1 機理建立
抑制劑的詳細機理包含四個子機理: (1)烷烴/空氣燃燒子機理:(2) 氟碳抑制子機理;(3)氯氟交互作用子機理;(4)碳抑制子機理。對于碳氫火焰燃燒采用AramcoMech的 C1-C4 機理，包含 111 個組分，784 步基元反應。涉及到氟組分在碳氫火焰中的抑制反應采用 NIST HFC 機理，包含 51個組分600步基元反應。關于碳與氯相互作用的反應采用 Leylegian
撰文 | 張書銘
編輯 | 郭郭
CCUS
針對全球氣候問題，2008年的G8峰會上，八國集團提出，在2020年前后普及CCS技術。CCS（carbon capture and storage）即二氧化碳的捕集和封存技術，是將CO2從電廠等工業或其他排放源分離，經富集、壓縮并運輸到特定地點，注入儲層封存以實現被捕集的CO2
應用場景四：煤電碳捕集
成本：20-194美元/tCO2
燃煤電廠碳捕集技術可以分為燃燒前碳捕集、富氧燃燒及燃燒后碳捕集等，對采用不同碳捕集技術的電廠大型CCUS項目數量進行統計分析，可知采用燃燒后捕集技術的項目最多，達到18項。
按碳捕集與燃燒的先后順序可將碳捕集技術分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集。燃燒前捕集成本相對較低、效率較高，但適用性不高；燃燒后捕集雖應用較廣，但相對能耗和成本更高；富氧燃燒對操作環境要求高，目前仍處于示范階段。根據分離過程，碳捕集技術主要分為物理吸收技術、化學吸收技術、膜分離技術、低溫分離技術等。
（2）碳利用：是降低CCUS實施成本的關鍵。
其中，燃燒后捕獲不涉及對燃料的直接改變，原有系統更改較少，僅需在現有的燃燒裝置后增加碳捕集裝置，為當前應用最廣泛的碳捕獲技術。
碳利用：二氧化碳的資源化利用包括物理利用（滅火劑和碳酸性飲料添加劑、制取干冰等）、化工利用（生產純堿、小蘇打以及各種金屬碳酸鹽等大宗無機化工產品，加氫合成甲醇、合成乙烯和丙烯等）、生物利用（微藻固碳和二氧化碳氣肥）、地質利用。
為了對我們的凈零之旅產生突破性影響，我們正在探索一系列下一代技術，以幫助我們實現建筑環境的脫碳。碳捕獲、利用和儲存 (CCUS) 是我們尋找的產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展研究[J].中國工程科學,2021,23
1 工藝路線
1.1 碳捕集技術分類
碳捕集技術可分為以整體煤氣化聯合循環（IGCC）為代表的燃燒前捕集、以富氧燃燒為代表的燃燒中捕集和以化學吸收法為代表的燃燒后捕集3種[10]。燃燒前捕集主要運用于IGCC系統中,該技術捕集系統小、能耗低,然而其投資成本太高且可靠性還有待提高,富氧燃燒面臨的最大難題是制氧技術投資大
