碳捕獲利用與封存技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
碳捕獲利用與封存技術(shù)的實例教程
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》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(shù)發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2021,23(6):70-80.
編者按
碳捕集利用與封存是將二氧化碳從能源利用、工業(yè)過程等排放源或空氣中捕集分離，通過罐車、管道、船舶等輸送到適宜的場地加以利用或封存。碳捕集利用與封存技術(shù)，可以實現(xiàn)化石能源利用近零排放，促進鋼鐵、水泥等難減排行業(yè)的深度減排，而且在碳約束條件下，可以增強電力系統(tǒng)靈活性、保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)、抵消難減排的二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體排放，是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)不可或缺的重要技術(shù)選擇。
中國工程院李陽院士研究團隊在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2021年第6期發(fā)表《我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展研究》一文，對我國碳捕集利用與封存技術(shù)水平、示范進展、成本效益、潛力需求等進行了全面評估。文章指出，我國碳捕集利用與封存技術(shù)發(fā)展迅速，與國際整體發(fā)展水平相當(dāng)，目前處于工業(yè)化示范階段，但部分關(guān)鍵技術(shù)落后于國際先進水平。在工業(yè)示范方面，我國具備了大規(guī)模捕集利用與封存的工程能力，但在項目規(guī)模、技術(shù)集成、海底封存、工業(yè)應(yīng)用等方面與國際先進水平還存在差距。在減排潛力與需求方面，我國理論封存容量和行業(yè)減排需求極大，考慮源匯匹配之后不同地區(qū)陸上封存潛力差異較大。
展開 01
前言
減碳不僅是國家政策規(guī)劃承諾的問題，也是關(guān)系到我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境問題。IPCC（政府間氣候變化專門委員會）關(guān)于全球變暖1.5℃的特別報告指出，CCUS（碳捕集利用與封存）技術(shù)可以有效改善全球氣候變化，并明確指出CCUS技術(shù)對于在2050年實現(xiàn)零碳排放具有重要意義。
根據(jù)2015的巴黎氣候大會披露的減碳圖表，可以看出CCUS技術(shù)主要是在2030年之后全球?qū)⒅饾u發(fā)力于二氧化碳的移除，而這與中國2030碳達峰的目標(biāo)不謀而合。
來源：Rhodes CJ. The 2015 Paris Climate Change Conference: Cop21. Science Progress 2016;99(1):97-104.
02
主流減碳技術(shù)總結(jié)
碳減排首先第一步是將二氧化碳捕集，后續(xù)可將捕集的二氧化碳直接封存也就是CCS，或是把二氧化碳能源化或資源化也就是CCU。在這些步驟中，二氧化碳捕獲是最關(guān)鍵的技術(shù)，因為它占整個CCS運營成本的70%以上。
展開 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(shù)，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(shù)之一。今天介紹的這個技術(shù)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(shù)將為2030年以后的業(yè)務(wù)脫碳奠定基礎(chǔ)。
最令人興奮的 CCUS 技術(shù)之一被稱為“礦化”，或?qū)?CO 2鎖定在礦物質(zhì)中。研發(fā)單位正在與意大利能源公司 Eni 合作，推進他們的碳捕獲產(chǎn)品組合，將人們運營中產(chǎn)生的 CO 2重新用于生產(chǎn)的綠色水泥。Eni 正在將其碳捕獲和礦化專業(yè)知識用于將 CO 2儲存到橄欖石中，橄欖石是一種廣泛使用的礦物。研發(fā)單位的創(chuàng)新中心的研究人員正在探索使用這種碳酸化橄欖石作為一種新的低排放原材料來配制我們的綠色水泥。
創(chuàng)新和技術(shù)發(fā)展是成功應(yīng)對能源轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略關(guān)鍵，它將利用 Eni 的研發(fā)專業(yè)知識和 Holcim 的經(jīng)驗。通過為難以減排的行業(yè)提供合適的解決方案，這項技術(shù)使人們能夠加快脫碳進程。Holcim 和 Eni 的全球運營，加上 olivine 在全球范圍內(nèi)的廣泛可用性，將使該 CCUS 解決方案具有高度可擴展性。它將使 CO 2永久封存 到建筑材料中以實現(xiàn)更環(huán)保的建筑，從而增加我們范圍廣泛的創(chuàng)新低排放原材料。研發(fā)廠家的團隊目前正在繪制歐洲最相關(guān)的地點，以進行工業(yè)規(guī)模的試點。這種伙伴關(guān)系符合人們的凈零旅程以及埃尼對其行業(yè)脫碳的承諾。
世界需要變革性技術(shù)來加速人們向凈零排放的過渡。通過將 CO 2儲存 在橄欖石等新礦物中，廠家正在擴大我們的綠色水泥解決方案范圍，使可持續(xù)建筑在全球成為現(xiàn)實，同時減少企業(yè)運營的足跡。
展開 碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將工業(yè)和有關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的CO?分離、利用，輸送至封存地點并長期與大氣隔絕的過程。
碳捕集、利用與封存（CCUS）流程
國際能源署(IEA)、聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)、國際可再生能源機構(gòu)(IRENA)等均指出CCUS是最具潛力、最具實效的碳處理技術(shù)。作為我國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)技術(shù)組合的重要組成部分，不僅是我國化石能源低碳利用的唯一技術(shù)選擇，保持電力系統(tǒng)靈活性的主要技術(shù)手段，而且是鋼鐵水泥等難減排行業(yè)的可行技術(shù)方案。
CO?捕集
CO?捕集技術(shù)是指將電力、化工等行業(yè)利用化石能源時產(chǎn)生的CO?進行收集和分離的過程，該環(huán)節(jié)是CCUS系統(tǒng)耗能和成本產(chǎn)生的主要環(huán)節(jié)。按照分離流程，捕集技術(shù)可劃分為3個方向:燃燒前捕集、富氧燃燒捕集、燃燒后捕集。
傳統(tǒng)碳捕集技術(shù)（來源：DeepTech）
燃燒前捕集技術(shù)包括整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）和工業(yè)分離兩大類。IGCC是將煤炭、生物質(zhì)、石油焦等燃料進行氣化，凈化后的氣體用于燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的技術(shù)；工業(yè)分離是指煤制油、煤制氣、天然氣處理、水泥、甲醇、化肥等產(chǎn)業(yè)中進行CO?分離。
燃燒后捕集技術(shù)主要是在燃煤發(fā)電廠采用物理化學(xué)方法對燃燒后煙道氣中的CO?進行捕集。
展開 圖6 Porthos項目:全范圍二氧化碳管理 圖源/MAN Energy Solutions
2.碳利用
CO2利用是指在工業(yè)或化工流程中直接或間接使用CO2生產(chǎn)有價值的含碳產(chǎn)品。并非所有的利用方案都能永久去除CO2，多數(shù)方案仍需要大量的可再生能源。
圖7 二氧化碳利用路徑 圖源/MAN Energy Solutions
碳封存
碳封存是將CO2儲存在油氣田或鹽堿含水層等地表下，該技術(shù)可追溯到20世紀(jì)70年代。
CO2的封存需要將其注入地下深層孔隙巖地質(zhì)儲層，如鹽堿含水層、枯竭油氣儲層，或含有高濃度活性鈣鎂離子的巖層并已形成穩(wěn)定的碳酸鹽。據(jù)國際能源署2020年一項詳細分析顯示，工業(yè)國家70%的排放量是在距離潛在儲存地點100至300公里的范圍內(nèi)釋放的。目前，至少有8000Gt的空間可用于碳封存。
圖8 MAN Energy Solutions碳捕集、利用與封存解決方案 圖源/MAN Energy Solutions
地質(zhì)封存的深度必須大于800米，以保持CO2處于稠密液體狀態(tài)。這就要求注入壓力通常保持在130至250 bar之間。氣候與能源方案中心列出了超過20處，在各種地質(zhì)背景已經(jīng)累計數(shù)十年經(jīng)驗的封存現(xiàn)場。
壓縮技術(shù)
壓縮技術(shù)是實現(xiàn)CO2管道輸送或以液相注入的前提。壓縮和脫水過程在CO2捕集價值鏈的成本中占比約15%，在總能量消耗中占比約25%。
1.高效整體齒輪式壓縮機
隨著能源成本不斷增加，降低壓縮成本顯得尤為重要。壓縮機設(shè)計的選擇會有影響。整體齒輪式壓縮機在效率、中冷、葉輪總數(shù)、工藝抽氣/旁路的靈活性，以及入口導(dǎo)葉流量控制等方面優(yōu)于單軸壓縮機設(shè)計。
展開 
碳捕獲利用與封存技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
碳捕獲利用與封存技術(shù)的最新內(nèi)容
本文原刊登于Ansys.com：《Kenyan Startup Harnesses Nature and Simulation To Advance Carbon Capture》
作者： Susan Coleman | Ansys高校和初創(chuàng)公司計劃總監(jiān)
Jennifer Procario | Ansys市場傳播經(jīng)理
編輯整理：郭曉東 | Ansys主任應(yīng)用工程師
“Ansys仿真將有助于降低我們的
想要完成“雙碳”的目標(biāo)，CCUS技術(shù)（Carbon Capture，Utilization and Storage）即碳捕獲、碳利用、碳封存技術(shù)是最重要的技術(shù)途徑之一。
目前全球主要能源研究機構(gòu)、碳減排倡導(dǎo)組織、以及一些國家和地區(qū)都將CCUS技術(shù)作為未來主要的碳減排技術(shù)。
撰文 | 張書銘
編輯 | 郭郭
CCUS是溫室氣體減排的關(guān)鍵技術(shù)，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(biāo)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(shù)尚處于研究階段。未來，隨著政策支持不斷、關(guān)鍵技術(shù)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（Carbon Capture，Utilization and Storage, 碳捕獲、利用與封存）技術(shù)是CCS（Carbon Capture and Storage，碳捕獲與封存）技術(shù)新的發(fā)展，是指將對大型排放源所排放的二氧化碳進行捕集、壓縮后輸送并封存，或工業(yè)應(yīng)用的一種技術(shù)。
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(shù)，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(shù)之一。今天介紹的這個技術(shù)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(shù)將為2030年以后的業(yè)務(wù)脫碳奠定基礎(chǔ)。
最令人興奮的 CCUS 技術(shù)之一被稱為“礦化”
本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》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(shù)發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2021,23
我國“碳達峰”與“碳中和”目標(biāo)的實現(xiàn)需要大幅度優(yōu)化現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟發(fā)展方式，同時也需要一定規(guī)模的二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)，用以回收較難用可再生能源替代部門的CO2排放。未來50年，CCUS技術(shù)能夠在電力和工業(yè)行業(yè)減排6000億噸CO2,相當(dāng)于人類17年的排放總量。 CCUS是指將CO2從工業(yè)、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減排的工業(yè)過程。CCSU技
MAN Energy Solutions銷售部負責(zé)人Peter Klotzsche(左)、商業(yè)智能與發(fā)展部負責(zé)人Christian Rufer(右)
二氧化碳(CO2)有望成為生產(chǎn)可再生燃料的原料。在此背景下，用以捕集和凈化源自工業(yè)的CO2的新基礎(chǔ)設(shè)施將投入建設(shè)。本文介紹了碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈。文章詳細闡述了通過集成CO2凈化工藝和整體齒輪式壓縮機，捕集、凈化及壓縮這些極具技術(shù)與經(jīng)濟挑戰(zhàn)性的任務(wù)
什么是CCUS？
碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將工業(yè)和有關(guān)能源產(chǎn)業(yè)所生產(chǎn)的CO?分離、利用，輸送至封存地點并長期與大氣隔絕的過程。
碳捕集
