燃燒后碳捕集的案例
碳捕集、利用與封存(CCUS)價(jià)值鏈研究
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(shù)(下) 圖源/MAN Energy Solutions
2.富氧燃燒捕集
新基建為富氧燃燒技術(shù)提供了機(jī)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(lái)。Vattenfals公司對(duì)一燃煤電廠的能耗研究表明，該技術(shù)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(shè)。
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(shù)(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(zhì))產(chǎn)生合成氣。隨后，合成氣發(fā)生水-氣變換反應(yīng)將一氧化碳和水轉(zhuǎn)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(shù)(下) 圖源/ MAN Energy Solutions
碳利用
捕集的CO2可作為原料應(yīng)用于眾多工業(yè)流程。但這些機(jī)遇的開(kāi)發(fā)需要基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)師、生產(chǎn)商和運(yùn)營(yíng)商在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域更緊密合作。
1.碳輸送
CO2在捕集后輸送至工業(yè)用戶或封存地點(diǎn)。鹿特丹港正在建立一個(gè)收集網(wǎng)絡(luò)以整合和分配CO2。大多數(shù)CO2排放者缺乏管理排放的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。而這里公用事業(yè)公司可以介入，因?yàn)榘l(fā)電廠是最大的排放源，所以必須采取行動(dòng)。公用事業(yè)公司可以結(jié)合CO2捕集方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與自建帶有CO2輸配功能的工業(yè)中心，將提供碳管理作為一種服務(wù)。
展開(kāi) 國(guó)內(nèi)外CCUS項(xiàng)目解讀
適用于鋼鐵BFG碳捕集的技術(shù)，根據(jù)氣體分離方式不同，可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法和膜分離法。
應(yīng)用場(chǎng)景二：工業(yè)碳捕集
目前全球碳捕集與封存技術(shù)的公開(kāi)數(shù)量已達(dá)3000 項(xiàng)以 上，石油化工行業(yè)是碳捕集與封存技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，排放、成本、效率和能耗是該技術(shù)創(chuàng)新的主要著力點(diǎn)。
應(yīng)用場(chǎng)景三：航運(yùn)碳捕集
未來(lái)航運(yùn)業(yè)可能應(yīng) 用 CCUS技術(shù)實(shí)現(xiàn)減排的兩種設(shè)想。一是建設(shè)集海上二氧化碳轉(zhuǎn)移、 綠色能源生產(chǎn)及船舶燃料供應(yīng)加注于一體的綜合產(chǎn)業(yè)集群。簡(jiǎn)炎鈞提出了“深遠(yuǎn)海綠色能源基地”概念， 主要出于兩方面的考慮。
首先是為 了解決國(guó)際航運(yùn)業(yè)未來(lái)的綠色低碳燃料供給問(wèn)題。可供加裝 CCUS系統(tǒng)的船舶卸載、轉(zhuǎn)移捕集到的二氧化碳。
二是航運(yùn)公司通過(guò)在陸上投資建立CCUS設(shè)施進(jìn)行碳抵消。這一設(shè)想的可能性是基于航運(yùn)業(yè)碳排放市場(chǎng)引入碳信用、碳抵消機(jī)制。
應(yīng)用場(chǎng)景四：煤電碳捕集
成本：20-194美元/tCO2
燃煤電廠碳捕集技術(shù)可以分為燃燒前碳捕集、富氧燃燒及燃燒后碳捕集等，對(duì)采用不同碳捕集技術(shù)的電廠大型CCUS項(xiàng)目數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可知采用燃燒后捕集技術(shù)的項(xiàng)目最多，達(dá)到18項(xiàng)。
應(yīng)用場(chǎng)景五：能源碳捕集
CCUS 與氫能技術(shù)耦合：由于煉化和氯堿等行業(yè)常產(chǎn)生大量多 余氫氣，未來(lái)技術(shù)成熟后，有望與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，低成本制取甲醇或多元醇。
展開(kāi) CCUS專(zhuān)項(xiàng)工程介紹和相關(guān)信息丨國(guó)內(nèi)外CCUS項(xiàng)目解讀：分布圖、應(yīng)用場(chǎng)景及成本介紹
可供加裝 CCUS系統(tǒng)的船舶卸載、轉(zhuǎn)移捕集到的二氧化碳。
二是航運(yùn)公司通過(guò)在陸上投資建立CCUS設(shè)施進(jìn)行碳抵消。這一設(shè)想的可能性是基于航運(yùn)業(yè)碳排放市場(chǎng)引入碳信用、碳抵消機(jī)制。
應(yīng)用場(chǎng)景四：煤電碳捕集
成本：20-194美元/tCO2
燃煤電廠碳捕集技術(shù)可以分為燃燒前碳捕集、富氧燃燒及燃燒后碳捕集等，對(duì)采用不同碳捕集技術(shù)的電廠大型CCUS項(xiàng)目數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可知采用燃燒后捕集技術(shù)的項(xiàng)目最多，達(dá)到18項(xiàng)。
應(yīng)用場(chǎng)景五：能源碳捕集
CCUS 與氫能技術(shù)耦合：由于煉化和氯堿等行業(yè)常產(chǎn)生大量多 余氫氣，未來(lái)技術(shù)成熟后，有望與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，低成本制取甲醇或多元醇。通過(guò)CCUS技術(shù)捕 集在制氫過(guò)程中排放的CO2，一方面可以采用捕集或資源化利用的方式，另一方面可與制得的H2 通過(guò)化學(xué)合成等技術(shù)得到具有高附加值的有機(jī)化學(xué)品，從而產(chǎn)生收益。
CCUS 與風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)耦合：風(fēng)能屬于可再生清潔能源，技術(shù)相對(duì)成熟且成本不斷下降。雖然穩(wěn)定性差，但若將其與無(wú)需連續(xù)供電的CCUS技術(shù)耦合，整個(gè)流程碳排放較小，可以加快CCUS產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，促進(jìn)規(guī)模化減排的分布部署。
展開(kāi) CCUS的行業(yè)背景和發(fā)展前景
碳捕集、利用與封存簡(jiǎn)稱(chēng)CCUS(Carbon Capture，Utilization and Storage)。
作為應(yīng)對(duì)全球氣候變化、控制溫室氣體排放的重要技術(shù)手段，CCUS通過(guò)把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕集提純，繼而投入新的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行再利用和封存。隨著全球應(yīng)對(duì)氣候變化和碳中和目標(biāo)的提出，CCUS作為減碳固碳技術(shù)，已成為多個(gè)國(guó)家碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分。
CCUS主要工藝流程
碳捕獲：碳捕獲是指將二氧化碳從工業(yè)生產(chǎn)、能源利用和大氣中分離出來(lái)的過(guò)程。在電力行業(yè)，傳統(tǒng)的碳捕獲方式包括燃燒前捕獲、燃燒后捕獲、富氧燃燒等；在煤化工、鋼鐵、水泥等行業(yè)中二氧化碳的工業(yè)分離過(guò)程屬于燃燒前捕獲。其中，燃燒后捕獲不涉及對(duì)燃料的直接改變，原有系統(tǒng)更改較少，僅需在現(xiàn)有的燃燒裝置后增加碳捕集裝置，為當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的碳捕獲技術(shù)。
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(chǎn)純堿、小蘇打以及各種金屬碳酸鹽等大宗無(wú)機(jī)化工產(chǎn)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?xì)夥剩⒌刭|(zhì)利用。其中，地質(zhì)利用技術(shù)包括二氧化碳強(qiáng)化石油開(kāi)采技術(shù)、強(qiáng)化天然氣開(kāi)采技術(shù)、增強(qiáng)頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)等，其中強(qiáng)化石油開(kāi)采技術(shù)已有幾十年的應(yīng)用歷史，為當(dāng)前唯一達(dá)到商業(yè)化利用水平的地質(zhì)封存利用技術(shù)，該技術(shù)可提高原油采收率 7%-15%，延長(zhǎng)油井生產(chǎn)壽命 15-20 年，且泄漏的可能性很小。
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