Jordens klima gennemgår en betydelig ændring, der er kendetegnet ved global opvarmning, som vil have en vigtig indflydelse på det globale økosystem og den sociale og økonomiske udvikling. Undersøgelser har vist, at dette hovedsageligt skyldes den opvarmende virkning af drivhusgasser, såsom CO2, der udsendes af mennesker ved hjælp af fossile brændstoffer. I de seneste årtier er CO2 -emissioner steget med økonomisk udvikling. I 2006 nåede verdens CO2 -emissioner 28 milliarder tons, hvoraf Kina tegnede sig for 20,2%. Fossile brændstoffer som kul, olie og naturgas er de vigtigste kilder til CO2 -emissioner, og kul udsender den mest CO2. Kul er en relativt "beskidt" energikilde. Kul med den samme kalorifulde værdi udsender meget mere CO2 end olie og naturgas, og er den vigtigste kilde til CO2 -emissioner. I 2006 udgjorde kul kun 26% af verdens primære energiforbrug, men dets CO2 -emissioner tegnede sig for 41,7%. Dette problem er især fremtrædende i mit land: I 2007 var mit lands kulforbrug 2,59 milliarder ton, hvilket tegner sig for 69,5% af mit lands primære energiforbrug og mere end 80% af mit lands CO2 -emissioner. Af dette blev 1,31 milliarder tons brugt til kraftproduktion. I 2008 tegnede termisk kraftproduktion sig for 80% af mit lands samlede kraftproduktion, hvoraf de fleste var fra kulfyrede kraftværker. På grund af sin lave pris, rigelige reserver og let adgang, vil kul forblive mit lands vigtigste energikilde i lang tid fremover.
I øjeblikket er der hovedsageligt følgende måder at kontrollere CO2 -emissioner på: Forbedre energieffektivitet, brug vedvarende energi såsom vindenergi, solenergi, biomasseenergi og atomenergi og bruge CO2 -fangstteknologi til forbrænding af fossile brændstoffer.
I en overskuelig fremtid vil fossile brændstoffer fortsat være vores vigtigste energikilde, som kræver, at vi indfører CO2 Capture and Storage Technology (CCS) for at reducere CO2 -emissioner. Termiske kraftværker er den vigtigste kilde til CO2 -emissioner, og deres CO2 -emissioner overstiger 40% af det samlede beløb. På grund af deres centraliserede emissioner og let kontrol er de blevet de vigtigste applikationsobjekter for CO2 -indfangning og opbevaringsteknologi.
CO2 -indfangning og opbevaring henviser til indsamlingen af CO2, der udsendes af kraftværker og derefter transporterer den til en CO2 -lagringssted gennem en rørledning. Denne artikel fokuserer hovedsageligt på CO2 Capture Technology. Der er i øjeblikket tre hovedtyper af CO2 -indfangningsteknologier:
Fangsteknologi efter kamp
Oxygenberiget forbrændingsteknologi
Teknologi før sammenblanding af fængslet
Nøgleord: CO2 -optagelse; termisk kraftværk; iltberiget forbrænding; røggasfangst; Fangst af forudgående sammenhæng
Fangsteknologi efter kamp
Fangsteknologi efter kampen bruges til at fange kulstof i røggas efter forbrænding. Den bruger monoethanolamin (MEA) eller andre opløsninger til direkte at absorbere CO i røggas til indfangning. MEA -opløsning er et organisk kemisk opløsningsmiddel, der er blevet brugt til at fjerne sure gasforureninger i naturgas, såsom CO2, H2S osv. Mere end 60 år. Dens absorption af CO2 hører til kemisk adsorption, som kan frigive CO2 under opvarmning. Brug af denne metode til at fange CO2 i røggas kan fjerne 75%~ 90%af CO2 i røggas og opnå CO2 med en renhed på 99%.
For at fange CO2 i røggas skal der tilføjes et absorptionstårn og et regenereringstårn til udstyret for at absorbere og frigive CO2. Derudover skal dampsystemet ændres for at udtrække damp for at opvarme opløsningen og frigive CO2. På grund af det lave røggasgastryk (generelt tæt på atmosfærisk tryk), lav CO2 -koncentration (10%~ 15%) og enorm gasstrøm, er fangstsystemet stort og forbruger en masse energi. Det vigtigste energitab af fangstteknologi efter kampen ligger i regenereringen af MEA-løsningen. Det anslås, at effektiviteten for nybyggede enheder med CO2 -indfangning falder med ca. 20% ~ 30% sammenlignet med enheder med de samme parametre, og den energi, der forbruges af regenereringen af MEA -opløsning, tegner sig for mere end halvdelen af den samlede forbrugte energi. Den energi, der kræves til regenerering, kommer normalt fra lavtryksdampekstraktionen af turbinen. Alstom har undersøgt CO2-optagelsesmodifikationen af en enhed i USA, hvilket viser, at 79% af dampen efter cylinderen med mellempresset er brugt til regenerering af MEA-opløsningen. Da ekstraktionen af damp forhindrer enheden i at fungere under optimale forhold, vil effektiviteten fortsætte med at falde.
Derudover reagerer sure gasser såsom SO2 og NO2 i røggas med MEA-opløsning for at generere varmestabile salte, hvilket resulterer i tab af MEA-opløsning. Derfor skal indholdet af sure gasser i røggas kontrolleres på ca. 10x10 ". Dette kræver ændring af desulfuriseringssystemet for at forbedre desulfuriseringseffektiviteten. Hvad angår NOX, siden nrXI røggas er hovedsageligt nej, og NO2 tegner sig kun for ca. 5%, almindeligt SCR -system kan imødekomme behovene.
Oxygenberiget forbrændingsteknologi
Oxygenberiget forbrændingsteknologi bruger iltproduktionsteknologi til at passere rent ilt og en del af den genanvendte røggas i kedlen til forbrænding, så CO2-koncentrationen i røggassen når mere end 95%, hvilket kan komprimeres og oprenses direkte.
Udstyret til optagelse af CO2 ved hjælp af iltberiget forbrændingsteknologi inkluderer hovedsageligt luftseparationsenheder, røggasrecirkulationsenheder og CO2-komprimerings- og oprensningsanordninger. Det vigtigste energitab af iltberiget forbrændingsteknologi ligger i adskillelsen af luft for at producere ilt. Den i øjeblikket almindeligt anvendte afkøling og luftseparationsteknologi forbruger en masse energi, og den krævede elektricitet tegner sig for ca. 18% af den samlede kraftproduktion. På grund af reduktionen i røggasstrømmen og reduktionen i udstødningsvarmetab kan kedeleffektiviteten øges med ca. 3%. Generelt vil effektiviteten af hele kraftværket falde med 20%~ 30%. Nye lave omkostninger iltproduktionsteknologier studeres i øjeblikket, såsom ilt- og iontransportmembran (OTM) teknologi. Når der er foretaget et gennembrud, kan omkostningerne ved iltberiget forbrændingsteknologi reduceres kraftigt.
På grund af den kontinuerlige cirkulation af røggas er SO2 -koncentrationen i røggassen 2 ~ 3 gange den af luftforbrænding. Hvis svovlindholdet i kul er højt, skal røggassen ekstraheres efter desulfuriseringssystemet for at forhindre korrosion af udstyr. Hvis det ikke er højt, kan desulfuriseringsudstyret annulleres. INGENXEmissioner reduceres kraftigt under forudsætningen for at anvende lav NOX -forbrændingsteknologi. På den ene side skyldes det, at der er mangel på N2 i røggassen, og intet termisk nejXgenereres. På den anden side kan NOX reduceres yderligere under cirkulation. Efter CO2 er komprimeret og flydende, ikke-kondenserbare gasser, inklusive overskydende ilt, der lækker ind i kedelluften, SO2, NOXosv. vil blive adskilt; Forurenende stoffer kan behandles i henhold til lokale miljøbeskyttelseskrav.
Fangsteknologi før sammenblanding bruges hovedsageligt i forbindelse med IGCC-teknologi. IGCC (integreret forgasning kombineret cyklus) er en avanceret teknologi, der kombinerer kulforgasningsteknologi med en kombineret cyklus. IGCC -systemet skal tilføje en skiftreaktor, CO2 -adskillelse og en komprimeringsoprensningsindretning til CO2 -optagelse. Kul omdannes til syntesegas, hovedsageligt sammensat af CO og H2, under høj temperatur, højt tryk og iltrigt miljø i forgasser: i skiftreaktoren, CO og vanddamp i syntesegassen genererer CO og brint under virkningen af en katalysator. Da gastrykket er højt på dette tidspunkt, er koncentrationen af CO også høj, og polyethylenglycol -dimethylethermetoden (Selexol) kan anvendes til at absorbere CO. Denne metode er en fysisk absorptionsmetode. Ved at reducere opløsningens tryk kan CO2 frigøres, og opløsningen kan regenereres. Dets energiforbrug er meget mindre end for MEA -metoden. På grund af det høje gastryk på grund af det høje gastryk reduceres energiforbruget i den efterfølgende CO2 -komprimeringsproces også. Nogle lærde har analyseret 500 MW IGCC -systemet og mener, at efter installation af CO2 -optagelsessystemet, vil IGCC's effektivitet falde fra 38,4% (HHV) til 31,2% (HHV). Blandt dem har konverteringsreaktoren og komprimeringen af CO2 den største indflydelse, hvilket reducerer effektiviteten med henholdsvis 4,2% og 2,1%. Omkostningerne ved fjernelse af CO2 ved denne metode er ca. 20 $/T.
Tekniske udsigter
Fangsteknologi efter kamp er den mest modne teknologi og er blevet brugt. Mit lands første kulfyrede kraftværk CO2 Capture Device - Huaneng Beijing Thermal Power Plant 3000 ~ 5000T/Year CO2 Capture Demonstration Demonstration Demonstration bruger denne teknologi. Oxygenberiget forbrændingsteknologi er i øjeblikket en forskningshotspot, men teknologien er ikke meget moden og forbliver for det meste i laboratorie- og pilotstadiet. Verdens største iltberigede forbrændingsprojekt er 30 MW Vattenfall-projektet, der er bygget i Tyskland i september 2008, der bruger Alstom Technology. Derudover bygger Black Hills sammen med B&W, Air Liquide og andre virksomheder, et 100 MW iltberiget forbrændingskraftværk i Wyoming, USA. Projektet er planlagt til at være afsluttet i 2015. Både efter-stridsfangst-teknologi og iltberiget forbrændingsteknologi kan bruges til at transformere eksisterende kraftværker. Omkostningerne ved iltberiget forbrændingsteknologi er relativt lave, men hvis kun en del af CO2 er fanget, er fangstteknologi efter kombustering mere velegnet. IGCC er den reneste kulfyrede teknologi i verden, men dens høje omkostninger og umodne teknologi begrænser dens anvendelse. Efter installation af CO2 -indfangning er dens omkostningsstigning imidlertid mindst, og CO2 -fjernelsesomkostningerne er også de laveste. Med udviklingen af teknologi vil IGCC blive brugt i fremtiden. Ulempen er, at denne teknologi kun kan bruges til nye kraftværker og ikke kan bruges til teknisk transformation af eksisterende kraftværker.
Uanset hvilken teknologi der bruges, er der visse krav til webstedet. Derfor skal det nyligt designede kraftværk overveje indfangningen af CO2, tænke over, hvilken teknologi der skal bruges på forhånd, reserver plads til CO2 -fjernelsesudstyr og finde en passende lagringssted i nærheden.
Fremme af CO2 -indfangningsteknologi
Selvom CO2 Capture Technology er blevet en forskningshotspot, er den endnu ikke blevet forfremmet over hele verden. Dette skyldes hovedsageligt følgende faktorer:
(1) Økonomiske overvejelser: Efter CO2 -fangst falder effektiviteten af hele kraftværket med 20%~ 30%, og omkostningerne ved kraftproduktion vil stige markant. Virksomheder, der allerede har givet overskud, har ingen motivation til at fange CO2.
(2) Indflydelsen af nationale politikker: CO2 -indfangning skal være drevet af nationale politikker. Regeringen kan overveje at vedtage formularer såsom at pålægge en CO2 -emissionsafgift for at fremme anvendelsen af CO2 -indfangning og opbevaringsteknologi.
(3) Indflydelsen af nationale politikker: CO2 -indfangning skal være drevet af nationale politikker. Regeringen kan overveje at vedtage formularer såsom at pålægge en CO2 -emissionsafgift for at fremme anvendelsen af CO2 -indfangning og opbevaringsteknologi.
(4) Offentlig bevidsthed: Efter vedtagelsen af CO2 -indfangningsteknologi vil elektricitetspriserne uundgåeligt stige kraftigt. Uanset om det hæver elpriserne eller opkræver kulstofafgifter, skal det anerkendes og understøttes af offentligheden.
Building Demonstration Power Plants er en effektiv foranstaltning til at fremme fremme af CO2 Capture Technology. EU har planlagt at bygge 12 store CO2 Capture Demonstration Power Plants i 2012 for at forberede sig til storskala forfremmelse over hele verden i 2020.
Konklusion
Tre typer CO2-indfangningsteknologier til kulfyrede kraftværker indføres, fordelene, ulemperne og omkostningerne ved forskellige teknologier sammenlignes, og fremme af CO2-fangstteknologi analyseres. Overdreven omkostninger er stadig den vigtigste faktor, der begrænser udviklingen af CO2 -indfangningsteknologi. Der skal tages omfattende overvejelser, og integrerede systemer skal være rimeligt designet til at reducere omkostningerne. For eksempel kan den genererede CO2 bruges til at øge olieudvindingshastigheden for oliefelter. I iltberiget teknologi kan den kolde energi fra importeret flydende naturgas bruges til luft adskillelse for at reducere omkostningerne ved iltproduktion.
