Климат Земли претерпевает значительные изменения, характеризующиеся глобальным потеплением, которое окажет важное влияние на глобальную экосистему и социальное и экономическое развитие. Исследования показали, что это в основном связано с эффектом потепления парниковых газов, таких как CO2, излучаемые людьми, с использованием ископаемого топлива. В последние десятилетия выбросы CO2 растут с экономическим развитием. В 2006 году выбросы CO2 в мире достигли 28 миллиардов тонн, на которых Китай составлял 20,2%. Ископаемое топливо, такое как уголь, нефть и природный газ, являются основными источниками выбросов CO2, а уголь излучает наибольший CO2. Уголь является относительно «грязным» источником энергии. Уголь с одинаковой калорий издает гораздо больше CO2, чем нефть и природный газ, и является наиболее важным источником выбросов CO2. В 2006 году на уголь приходилось только 26% первичного потребления энергии в мире, но на его выбросы CO2 приходилось 41,7%. Эта проблема особенно заметна в моей стране: в 2007 году потребление угля моей страны составило 2,59 млрд. Тонн, что составляет 69,5% основного потребления энергии моей страны и более 80% выбросов CO2 в моей стране. Из этого 1,31 млрд. Тонн использовались для выработки электроэнергии. В 2008 году выработка тепловой электроэнергии составила 80% от общей выработки электроэнергии моей страны, большинство из которых были из угольных электростанций. Из -за своей низкой цены, обильных резервов и легкого доступа уголь останется основным источником энергии моей страны в течение длительного времени.
В настоящее время существуют в основном следующие способы борьбы с выбросами CO2: повышение энергоэффективности, использование возобновляемой энергии, такие как энергия ветра, солнечная энергия, энергия биомассы и ядерная энергия, а также технология захвата CO2 для сжигания ископаемого топлива.
В обозримом будущем ископаемое топливо будет по -прежнему оставаться нашим основным источником энергии, который требует, чтобы мы приняли технологию захвата и хранения CO2 (CCS) для сокращения выбросов CO2. Тепловые электростанции являются наиболее важным источником выбросов CO2, а их выбросы CO2 превышают 40% от общего числа. Из -за их централизованных выбросов и легкого контроля они стали основными объектами применения технологии захвата и хранения CO2.
Захват и хранение CO2 относится к коллекции CO2, излучаемой электростанциями, а затем перевозит его в место для хранения CO2 через трубопровод. Эта статья в основном фокусируется на технологии захвата CO2. В настоящее время существует три основных типа технологий захвата CO2:
Технология захвата после объединения
Обогащенная кислородом технология сгорания
Технология захвата предварительного комплекта
Ключевые слова: захват CO2; тепловая электростанция; сжигание с кислородом; Захват дымоходов; Предварительный захват
Технология захвата после объединения
Технология захвата после объединения используется для захвата углерода в дымовом газе после сгорания. Он использует моноэтаноламин (MEA) или другие растворы для непосредственного поглощения CO в дымовой газе для захвата. Раствор MEA является органическим химическим растворителем, который использовался для удаления примесей кислого газа в природном газе, таких как CO2, H2S и т. Д. Более 60 лет. Его поглощение CO2 относится к химической адсорбции, которая может высвобождать CO2 при нагревании. Использование этого метода для захвата CO2 в дымовой газе может удалить 75%~ 90%CO2 в дымовом газе и получить CO2 с чистотой 99%.
Чтобы захватить CO2 в дымовой газе, в оборудование необходимо добавить башню поглощения и регенерационную башню для поглощения и высвобождения CO2. Кроме того, система паровой системы должна быть изменена для извлечения Steam для нагрева раствора и высвобождения CO2. Из -за низкого давления газа с низким содержанием дымохода (обычно вблизи атмосферного давления), низкой концентрации CO2 (10%~ 15%) и огромного потока газа, система захвата велика и потребляет много энергии. Основная потеря энергии технологии захвата после объединения заключается в регенерации решения MEA. Предполагается, что для вновь построенных единиц с захватом CO2 эффективность снизится примерно на 20% ~ 30% по сравнению с единицами с одинаковыми параметрами, а энергия, потребляемая в результате регенерации решения MEA, составляет более половины общей потребляемой энергии. Энергия, необходимая для регенерации, обычно поступает от извлечения пара низкого давления турбины. Alstom изучил модификацию захвата CO2 в Соединенных Штатах, показывая, что 79% пара после цилиндра среднего давления используется для регенерации раствора MEA. Поскольку извлечение Steam предотвращает работу подразделения в оптимальных условиях, эффективность будет продолжать снижаться.
Кроме того, кислые газы, такие как SO2 и NO2, в дымовой газе, будут реагировать с раствором MEA, чтобы генерировать теплостабильные соли, что приведет к потере раствора MEA. Следовательно, содержание кислых газов в дымовом газе необходимо контролировать примерно в 10x10 ". Это требует модификации системы десульфуризации для повышения эффективности десульфуризации. Что касается нет.X, так как нетXВ переносном газе в основном нет, и NO2 составляет только около 5%, обычная система SCR может удовлетворить потребности.
Обогащенная кислородом технология сгорания
Технология сжигания, обогащенная кислородом.
Оборудование для захвата CO2 с использованием обогащенной кислородом технологии сгорания в основном включает в себя устройства отделения воздуха, устройства рециркуляции дымового газа, а также устройства сжатия и очистки CO2. Основная потеря энергии технологии сжигания, обогащенной кислородом, заключается в разделении воздуха для производства кислорода. В настоящее время обычно используемая технология охлаждения и разделения воздуха потребляет много энергии, и требуемая электроэнергия составляет около 18% от общего производства электроэнергии. В то же время, из -за уменьшения потока дымового газа и снижения потери тепла выхлопных газов, эффективность котла может быть увеличена примерно на 3%. В целом, эффективность всей электростанции упадет на 20%~ 30%. В настоящее время изучаются новые недорогие технологии производства кислорода, такие как технология кислорода и ионно-транспортировки (OTM). После того, как прорыв будет проведен, стоимость технологии сгорания, обогащенной кислородом, может быть значительно снижена.
Из -за непрерывной циркуляции дымового газа концентрация SO2 в дымовом газе в 2 ~ 3 раза больше, чем у сжигания воздуха. Если содержание серы в угле высокое, дымовой газ следует извлекать после системы десульфуризации для предотвращения коррозии оборудования. Если он не высокий, оборудование для десульфуризации может быть отменено. НЕТXВыбросы будут значительно сокращены в соответствии с применением технологии сжигания низкой NOx. С одной стороны, это потому, что в газе не хватает N2, и нет теплового нетXгенерируется. С другой стороны, NOX может быть дополнительно уменьшен во время циркуляции. После сжатия CO2 и сжиженных, неработающих газов, включая избыток кислорода в воздух котла, SO2, нетXи т. д. будет разделен; Загрязняющие вещества могут рассматриваться в соответствии с местными требованиями защиты окружающей среды.
Технология захвата предварительной комплекта в основном используется в сочетании с технологией IGCC. IGCC (интегрированный газификационный комбинированный цикл) - это передовая технология, которая сочетает в себе технологию газификации угля с комбинированным циклом. Система IGCC должна добавить реактор сдвига, разделение CO2 и устройство очистки сжатия для захвата CO2. Уголь превращается в синтез-газ, в основном состоит из CO и H2, при высокой температуре, высоком давлении и богатой кислородом среды в газификаторе: в реакторе сдвига, CO и водяного пара в синтез-газе генерируют CO и водород под действием катализатора. Поскольку давление газа в это время высокое, концентрация СО также высока, а метод полиэтиленгликоля диметилового эфира (selexol) может использоваться для поглощения Co. Этот метод является методом физического поглощения. Снижая давление раствора, CO2 может быть высвобожден, и решение может быть восстановлено. Его потребление энергии намного меньше, чем у метода MEA. В то же время, из -за высокого давления газа, потребление энергии последующего процесса сжатия CO2 также уменьшается. Некоторые ученые проанализировали систему IGCC 500 МВт и считают, что после установки системы захвата CO2 эффективность IGCC упадет с 38,4% (HHV) до 31,2% (HHV). Среди них реактор конверсии и сжатие CO2 оказывают наибольшее влияние, что снижает эффективность на 4,2% и 2,1% соответственно. Стоимость удаления CO2 с помощью этого метода составляет около 20 $/t.
технические перспективы
Технология захвата после объединения является самой зрелой технологией и использовалась. Первое угля, работающее на угольной электростанции CO2, - Huaneng Пекинская теплоэлектростанция 3000 ~ 5000 Т/год демонстрационное устройство CO2 использует эту технологию. Технология сжигания, обогащенная кислородом, в настоящее время является исследовательской точкой, но технология не очень зрелая и в основном остается на лабораторной и пилотной стадии. Крупнейшим в мире проектом сжигания, обогащенного кислородом, является проект Vattenfall 30 МВт, построенный в Германии в сентябре 2008 года, который использует технологии Alstom. Кроме того, Black Hills вместе с B & W, Air Liquide и другими компаниями построят обогащенную электростанцией сжигания с кислородом 100 МВт в Вайоминге, США. Планируется, что проект будет завершен в 2015 году. Технология захвата как пост-комбинирование, так и технология сгорания, обогащенную кислородом, могут использоваться для преобразования существующих электростанций. Стоимость технологии сгорания, обогащенной кислородом, относительно низкая, но если только часть CO2 запечатлена, технология захвата после комплекта является более подходящей. IGCC является самой чистой угольной технологией в мире, но ее высокая стоимость и незрелые технологии ограничивают его применение. Однако после установки захвата CO2 его увеличение затрат наименьшее, а стоимость удаления CO2 также является самой низкой. С разработкой технологий IGCC будет широко использоваться в будущем. Недостатком является то, что эта технология может использоваться только для новых электростанций и не может использоваться для технического преобразования существующих электростанций.
Независимо от того, какая технология используется, существуют определенные требования для сайта. Поэтому недавно разработанная электростанция должна рассмотреть захват CO2, подумайте о том, какую технологию использовать заранее, резервное пространство для оборудования для удаления CO2 и найти подходящее место для хранения поблизости.
Содействие технологии захвата CO2
Несмотря на то, что технология захвата CO2 стала исследовательской точкой, она еще не повысилась по всему миру. Это в основном связано со следующими факторами:
(1) Экономические соображения: после захвата CO2 эффективность всей электростанции упадет на 20%~ 30%, а стоимость выработки электроэнергии значительно увеличится. Компании, которые уже получили прибыль, не имеют мотивации для захвата CO2.
(2) Влияние национальной политики: захват CO2 должен быть обусловлен национальной политикой. Правительство может рассмотреть возможность принятия таких форм, как введение налога на выбросы CO2 для содействия применению технологии захвата и хранения CO2.
(3) Влияние национальной политики: захват CO2 должен быть обусловлен национальной политикой. Правительство может рассмотреть возможность принятия таких форм, как введение налога на выбросы CO2 для содействия применению технологии захвата и хранения CO2.
(4) Информирование общественности: после принятия технологии захвата CO2 цены на электроэнергию неизбежно будут резко расти. Независимо от того, повышает ли он цены на электроэнергию или взимает налоги на углерод, он должен быть признан и поддержан общественностью.
Строительные демонстрационные электростанции являются эффективной мерой для содействия продвижению технологии захвата CO2. К 2012 году ЕС планировал построить 12 крупномасштабных демонстрационных электростанций CO2 для подготовки к крупномасштабной продвижке по всему миру в 2020 году.
Заключение
Введены три типа технологий захвата CO2 для угольных электростанций, сравниваются преимущества, недостатки и затраты на различные технологии, а также анализируется продвижение технологии захвата CO2. Чрезмерная стоимость по -прежнему является основным фактором, ограничивающим разработку технологии захвата CO2. Комплексные соображения должны быть сделаны, и интегрированные системы должны быть разумно разработаны для снижения затрат. Например, генерируемый CO2 может использоваться для увеличения скорости восстановления нефти на нефтяных месторождениях. В технологии, обогащенной кислородом, холодная энергия импортированного сжиженного природного газа может использоваться для разделения воздуха для снижения стоимости производства кислорода.
