CO2的捕集与封存
什么是碳捕集、利用与封存(CCUS)

什么是碳捕集、利用与封存(CCUS)?二氧化碳(CO2)捕集利用与封存(CCUS)是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来,直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。
CCUS 在二氧化碳捕集与封存(CCS)的基础上增加了“利用(Utilization)”,这一理念是随着CCS技术的发展和对CCS技术认识的不断深化,在中美两国的大力倡导下形成的,目前已经获得了国际上的普遍认同。
CCUS 按技术流程分为捕集、输送、利用与封存等环节。
1、CO2捕集CO2捕集是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程,主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。
2、CO2输送CO2输送是指将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。
根据运输方式的不同,分为罐车运输、船舶运输和管道运输,其中罐车运输包括汽车运输和铁路运输两种方式。
3、CO2利用CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程。
根据工程技术手段的不同,可分为CO2地质利用、CO2 化工利用和CO2生物利用等。
其中,CO2地质利用是将CO2注入地下,进而实现强化能源生产、促进资源开采的过程,如提高石油、天然气采收率,开采地热、深部咸(卤)水、铀矿等多种类型资源。
4、CO2封存CO2封存是指通过工程技术手段将捕集的CO2注入深部地质储层,实现 CO2与大气长期隔绝的过程。
按照封存位置不同,可分为陆地封存和海洋封存;按照地质封存体的不同,可分为咸水层封存、枯竭油气藏封存等。
生物质能碳捕集与封存(BECCS)和直接空气碳捕集与封存(DACCS)作为负碳技术受到了高度重视。
BECCS是指将生物质燃烧或转化过程中产生的CO2进行捕集、利用或封存的过程,DACCS则是直接从大气中捕集CO2,并将其利用或封存的过程。
长期以来,CCUS一直被认为是减少化石能发电和工业过程中二氧化碳排放的关键技术。
CCUS技术是CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕获与封存)技术新的发展趋势, 与CCS相比,可以将二氧化碳资源化,能产生经济效益,更具有现实操作性。
二氧化碳常用方法

二氧化碳常用方法一、引言二氧化碳(CO2)是一种广泛存在于地球大气中的气体,也是温室效应的主要原因之一。
随着人类活动的增加,二氧化碳的排放量不断增加,对地球的气候和环境产生了重要影响。
因此,控制和减少二氧化碳的排放已成为当今社会亟待解决的问题之一。
本文将介绍二氧化碳的常用方法,包括二氧化碳的捕集、封存和利用等方面。
通过了解这些方法,我们可以更好地理解和应对二氧化碳排放问题。
二、二氧化碳的捕集1.化学吸收法化学吸收法是一种常用的二氧化碳捕集方法。
它利用一系列化学反应将二氧化碳从气体中分离出来。
常用的化学吸收剂包括胺类化合物,如醇胺和氨基酸盐等。
这些化学吸收剂能够与二氧化碳发生反应,并形成稳定的化合物。
通过控制反应条件,可以实现二氧化碳的高效捕集。
2.物理吸收法物理吸收法利用溶液中的溶质浓度差异,通过物理作用将二氧化碳从气体中吸收到溶液中。
常用的物理吸收剂包括水和有机溶剂等。
这些吸收剂能够与二氧化碳发生物理作用,形成溶液中的二氧化碳。
物理吸收法具有操作简单、成本低廉的优点,但对二氧化碳的吸收效率较低。
3.膜分离法膜分离法是一种利用膜的选择性透过性将二氧化碳从气体中分离出来的方法。
常用的膜材料包括聚合物膜和陶瓷膜等。
这些膜材料具有不同的透过性,可以选择性地透过二氧化碳分子,从而实现二氧化碳的分离。
膜分离法具有设备简单、操作方便的特点,但对二氧化碳的纯度要求较高。
三、二氧化碳的封存二氧化碳的封存是指将二氧化碳永久地储存起来,防止其进入大气中。
常用的二氧化碳封存方法包括地下封存和海洋封存等。
1.地下封存地下封存是一种将二氧化碳储存在地下深层岩石中的方法。
常用的地下封存方式包括地下注入和地下储存。
地下注入是将二氧化碳通过钻井注入地下岩石中,形成稳定的地下储层。
地下储存是将二氧化碳储存在天然气或石油储层中,利用岩石的孔隙和裂缝储存二氧化碳。
2.海洋封存海洋封存是一种将二氧化碳储存于海洋中的方法。
常用的海洋封存方式包括深海封存和海洋生物封存。
co2封存技术分类

co2封存技术分类CO2封存技术是指将二氧化碳(CO2)从大气中捕获并安全地储存起来,以减少温室气体的排放和气候变化的影响。
这项技术被广泛研究和应用,可以分为以下几个分类。
一、直接空气捕集技术直接空气捕集技术是指通过吸附剂或溶液将二氧化碳从大气中捕集并吸附,然后进行分离和储存。
这种技术可以在任何地方进行,不依赖于特定的二氧化碳源,具有灵活性和可扩展性。
目前,已有一些商业化的直接空气捕集设备投入使用,但成本较高,需要进一步降低成本和提高效率。
二、燃烧后CO2捕集技术燃烧后CO2捕集技术是指在燃烧过程中将二氧化碳从燃烧废气中捕集和分离,然后进行封存。
这种技术主要应用于燃煤电厂、石油化工厂等二氧化碳排放量较大的工业领域。
目前,燃烧后CO2捕集技术已经商业化,并在一些工厂中得到应用。
但该技术还面临着高成本和能源消耗等挑战。
三、碳捕集和储存(CCS)技术碳捕集和储存(CCS)技术是将二氧化碳从燃烧废气中捕集和分离后,将其封存到地下储存层或岩石中。
这种技术可以应用于不同类型的工厂和设施,能够大幅度减少二氧化碳排放。
目前,CCS技术已经在一些电力厂和工厂中得到应用,但其实施成本较高,需要进一步降低成本。
四、碳酸化利用技术碳酸化利用技术是指利用二氧化碳与其他物质反应产生新的化合物或产品。
这种技术可以将二氧化碳转化为有用的化学品、建筑材料等,实现资源的循环利用。
目前,碳酸化利用技术在一些实验室和试点项目中进行研究和开发,但还需要进一步完善和推广。
五、生物封存技术生物封存技术是利用植物、藻类或微生物等生物体对二氧化碳进行吸收和转化,将其封存到生物体内部或转化为有机物质。
这种技术可以应用于农业、林业、生物燃料等领域,具有环境友好和可持续的特点。
目前,生物封存技术正在不断发展和研究,但还需要进一步提高吸收效率和优化生产过程。
六、海洋封存技术海洋封存技术是将二氧化碳封存到海洋中,通过溶解、吸附或生物过程将其转化为无害的物质。
co2地质封存计算

co2地质封存计算CO2地质封存是一种将二氧化碳气体(CO2)在地下储存的技术,旨在减少大气中的CO2排放,从而缓解全球气候变化的问题。
该技术通过将CO2气体压入地下的地质层中,将其长期稳定地存储起来,避免其进入大气层并产生温室效应。
CO2地质封存的过程主要分为三个步骤:捕集、运输和封存。
首先,需要捕集CO2气体,这可以通过燃烧过程中的废气处理、工业排放物的回收或直接从大气中吸收等方式进行。
捕集后的CO2气体需要经过净化和压缩,以便于后续的运输和封存。
运输是CO2地质封存过程中的关键环节之一。
由于地质层往往位于地表以下几千米的深处,CO2气体需要通过管道或船舶等方式运输到封存地点。
在运输过程中,必须确保CO2气体的安全性和稳定性,避免泄漏或其他意外事故的发生。
封存是CO2地质封存技术的核心步骤。
地质层通常由多层岩石组成,其中包括含水层、盐水层和岩石层等。
CO2气体被注入到这些地质层中,通过地层的孔隙和裂缝等进行吸附和溶解,以达到长期封存的目的。
地质层的选择是非常重要的,必须确保地质层具有足够的容纳量和稳定性,以避免CO2气体泄漏或渗漏到地表或地下水中。
CO2地质封存技术的优势在于可以大规模减少CO2排放,有效应对全球气候变化。
相比于其他减排技术,CO2地质封存具有较高的减排潜力和长期稳定性。
此外,该技术还可以与其他能源生产和利用技术相结合,实现能源系统的优化和碳中和。
然而,CO2地质封存技术也存在一些挑战和风险。
首先,地质层的选择和评估需要进行严格的研究和测试,以确保其安全性和可行性。
其次,CO2气体的运输和封存过程需要耗费大量的能源和投资成本。
此外,尽管CO2地质封存技术可以减少CO2排放,但并不能解决根本的能源转型和减排问题,仍需要综合考虑其他可再生能源和能源效率等方面的解决方案。
CO2地质封存是一种重要的减排技术,可以在一定程度上减少CO2排放并应对全球气候变化。
然而,该技术还需要进一步的研究和实践,以解决技术和经济上的挑战,促进其在全球范围内的应用和推广。
碳捕集和封存技术的研究与发展

碳捕集和封存技术的研究与发展近年来,随着全球气候变化问题的日益凸显,碳捕集和封存技术成为了备受瞩目的研究领域。
这项技术可以将二氧化碳从大气中去除并将其地下封存,使之不再对地球产生温室效应,从而减缓全球气候变化的速度。
本文将从以下几个方面展开对碳捕集和封存技术的研究和发展情况进行探讨。
1. 什么是碳捕集和封存技术?碳捕集(CO2 Capture)和封存(Storage)技术是指一系列将大气中二氧化碳分离、收集、转运并最终封存于地下、水下或其他安全地点的技术方法。
该技术通过对二氧化碳的转化和压缩,将其封存在深水层地下或地下储层中,既可以减缓温室气体的排放,又可以进行永久性地封存,从而达到保护环境的目的。
2. 碳捕集和封存技术的意义及其应用领域随着全球气候变化问题的逐渐凸显,碳捕集和封存技术逐渐被广泛应用于工业生产、能源开发、建筑、汽车等领域。
主要应用领域包括:化工、石化、钢铁、水泥以及电力等行业;海运、航空、汽车等交通运输领域;建筑、制冷、供暖和制冷行业;农业、林业和其他土地使用行业等领域。
碳捕集和封存技术的应用,不仅可减缓温室气体的排放,而且可实现低碳经济发展,为国家可持续发展和环境保护的目标作出了重要贡献。
3. 目前碳捕集和封存技术的研究进展情况当前,碳捕集和封存技术的研究方向主要包括:提高捕集效率、降低捕集成本、增强封存安全性等方面。
其中,提高捕集效率和降低捕集成本是当前重点关注的问题。
近年来,随着先进材料、新型催化剂、高精度检测技术等科技的不断发展,许多新的碳捕集技术和封存技术不断涌现。
其中,最有前途和应用价值的碳捕集和封存技术包括:化学吸收法、吸附和解吸法、离子液体法、渗透膜法、光催化还原法等。
这些新的技术手段,将对碳捕集和封存技术的研究和发展起到积极意义。
4. 碳捕集和封存技术存在的问题及解决办法目前,碳捕集和封存技术存在以下几个主要问题:(1)成本高昂问题。
当前,碳捕集和封存技术还面临高昂的成本费用,这往往是企业所难以承受的。
二氧化碳捕集利用封存项目

二氧化碳捕集利用封存项目一、项目介绍二氧化碳捕集利用封存项目,简称CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage),是指通过技术手段从工业、能源等领域的二氧化碳排放中捕集二氧化碳,利用其进行生产或其他用途,最终将其封存于地下等安全地点的一种环保型项目。
CCUS旨在减少二氧化碳排放量,缓解全球变暖和气候变化的影响。
二、项目流程1. 捕集:CCUS首先需要捕集工业、能源等领域的二氧化碳排放。
目前主要有三种捕集技术:吸收剂法、膜分离法和固体吸附法。
吸收剂法是指将烟气通过吸收剂来吸附CO2,再进行脱附;膜分离法是通过特殊的薄膜来分离CO2;固体吸附法则是利用特殊的材料对CO2进行吸附和释放。
2. 利用:捕集到的CO2可以被利用于多个领域。
例如,可以将其转化为燃料或其他有机物质;也可以将其注入到温室中促进植物生长;此外,CO2还可以用于制造碳酸饮料和其他化学品。
3. 封存:最终,捕集到的CO2需要被封存于地下等安全地点。
目前主要有两种封存技术:地质封存和海洋封存。
地质封存是指将CO2注入到深层岩石层中,通过压力和温度等因素将其转化为液态或固态状态并永久保存;海洋封存则是将CO2注入到海洋深处,通过自然过程使其溶解在水中并沉积至海底。
三、项目优势1. 减少二氧化碳排放量:CCUS可以有效减少工业、能源等领域的二氧化碳排放量,缓解全球变暖和气候变化的影响。
2. 利用废弃物资源:CCUS可以利用废弃物资源进行生产,降低生产成本。
3. 促进经济发展:CCUS可以创造就业机会,并促进相关产业的发展。
4. 保护环境:CCUS可以减少工业、能源等领域对环境的污染,保护环境和生态系统。
四、项目挑战1. 技术难度大:CCUS需要使用高端技术进行二氧化碳捕集、利用和封存,技术难度较大。
2. 成本高昂:CCUS的成本较高,需要投入大量资金和人力资源。
3. 安全风险:CCUS在封存过程中存在一定的安全风险,需要采取严格的安全措施。
二氧化碳综合利用技术汇总

二氧化碳综合利用技术汇总二氧化碳(CO2)是地球上最重要的温室气体之一,对气候变化具有重要的影响。
为了减缓和适应气候变化,二氧化碳的综合利用成为一个重要的研究领域。
利用二氧化碳的综合技术可以将其转化为有用的化学产品或能源,从而实现碳循环和减少温室气体排放。
以下是一些常见的二氧化碳综合利用技术的汇总。
1.CO2捕集与封存(CCS)CCS技术是将二氧化碳从燃烧排放物中捕集并将其在地下封存,以减少大气中的CO2浓度。
捕集二氧化碳的方法包括化学吸收、物理吸收、膜分离和生物吸收等。
封存二氧化碳的方式包括深海封存和地下封存。
2.CO2利用化学品生产利用CO2生产化学品可以将其转化为有机化合物,如甲醇、乙酸、二甲酸和甲酸等。
这些有机化合物可用作溶剂、合成材料和可持续能源的原料。
3.CO2利用为燃料CO2气体也可以经过电解、催化还原等过程转化为燃料,如氢气、甲烷、甲醇等。
这些燃料可用于热能、电力产生和交通等领域。
4.CO2利用为建筑材料利用二氧化碳可以生产石膏、碳酸钙等建筑材料。
这些材料可广泛用于建筑装修、道路铺设和混凝土制品等。
5.CO2利用为肥料将二氧化碳利用于肥料生产可以提高农作物产量。
CO2肥料可直接供给作物进行光合作用,并提供养分。
6.CO2利用为微藻培养通过利用光合作用,二氧化碳可以为微藻的生长提供碳源。
微藻可以用于食品、饲料、生物燃料等领域。
7.CO2利用为地热能生产地热能生产是一种利用地下热能的技术,可以利用CO2进行地热提供和能量存储。
8.CO2利用为饮用水处理CO2可以在饮用水处理过程中用作调节PH值的剂,用于酸碱平衡和消毒。
9.CO2利用为地下矿物化将二氧化碳注入地下含有镁、钙等矿物质的岩层中,可以催化其与二氧化碳发生化学反应,形成稳定的碳酸地质储存。
综上所述,二氧化碳的综合利用技术是一项具有重要意义的研究领域。
通过将二氧化碳转化为有用的化学产品或能源,可以实现碳循环、减少温室气体排放,并促进可持续发展。
碳捕集与封存技术的研究与应用

碳捕集与封存技术的研究与应用随着全球温室气体排放问题的不断加剧,碳捕集与封存技术成为了控制气候变化的重要手段。
本文将从碳捕集与封存技术的定义、研究进展、应用前景等方面进行论述,并探讨该技术在未来的发展方向。
一、碳捕集与封存技术的定义碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage, CCS)是指将二氧化碳从工业排放源或大气中捕获,并将其永久地封存在地下储存库中的一种技术。
该技术主要包含三个步骤:捕集、运输和封存。
二、碳捕集与封存技术的研究进展随着对气候变化认识的不断深入,碳捕集与封存技术的研究也在不断发展。
目前主要的研究方向包括以下几个方面:1. 捕集技术捕集技术是碳捕集与封存技术中的关键环节,其主要方法包括化学吸收、物理吸附、膜分离和生物吸收等。
化学吸收是目前应用最广泛的捕集技术之一,其利用胺类化合物与二氧化碳发生反应,将其从气体中吸收出来。
物理吸附则是利用多孔材料如活性炭等将CO2吸附在表面上。
膜分离则是通过膜的选择性透过性对CO2进行分离。
生物吸收则借助于微生物的作用将二氧化碳转化为有价值的产品。
2. 运输技术碳捕集后的二氧化碳需要进行运输到封存地点,运输技术主要包括管道输送、船运和气体储存等。
管道输送是目前最常用的运输方式,其具有输送量大、成本低等优势。
船运则适用于远距离的二氧化碳运输,但其成本较高。
气体储存可以将二氧化碳压缩成液态或固态,便于运输和储存。
3. 封存技术封存技术是将捕集到的二氧化碳安全地储存在地下储存库中。
目前常用的封存技术有地下注入和海洋封存。
地下注入是将二氧化碳储存在地下岩层中,例如地下盐水层、油气田等。
海洋封存则是将二氧化碳储存在深海中,但其对海洋生态环境的影响尚需进一步研究。
三、碳捕集与封存技术的应用前景碳捕集与封存技术具有重要的应用前景,可以在一定程度上减少温室气体排放并控制气候变化。
其主要应用领域包括以下几个方面:1. 电力行业电力行业是二氧化碳排放的主要来源之一,采用碳捕集与封存技术可以将排放的二氧化碳捕集并封存,减少对大气的释放。
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CO2的捕集与封存技术摘要:温室气体过量排放严重威胁着人类的生存和发展,CO2的减排措施迫在眉睫。
近年来兴起的碳捕集与碳封存(CCS)技术被看做是最具发展前景的解决方案之一。
本文从燃烧前、富氧燃烧、燃烧后捕集技术和封存技术介绍全球二氧化碳捕集与封存技术发展现状及示范项目实施情况。
针对传统二氧化碳捕集与封存技术的不足,介绍了目前最具发展潜能的新兴的二氧化碳捕集与封存技术。
关键词:温室气体;CO2;碳捕集与封存二氧化碳是温室气体的主要成分,对温室效应的贡献占60%以上,而人类活动中CO2的产生主要来自于工业排放。
据调查显示:近几年CO2平均每年放量在300亿吨以上,其中40%来自电厂,23%来自运输行业,22%来自水泥厂[1]。
CO2由于其生命期可长达200年,对气候变化影响最大,因此被认为是全球气候变暖的首要肇事者,成为全球减缓温室气体排放的首要目标。
近年来兴起的CO2捕集封存技术则日趋得到人们关注,成为各个国家竞相研究的热点以及国际社会应对气候变化的重要策略。
碳捕获和存储技术是一种将工业和能源排放源产生的CO2进行收集、运输并安全存储到某处使其长期与大气隔离的过程,从而减少CO2的排放。
科学家预测到2050年,CCS 技术可以减少全球20%的碳排放。
1CCS技术的发展现状CCS技术是指将二氧化碳从相关排放燃烧源捕获并分离出来,输送到油气田、海洋等地点进行长期(几千年)封存,从而阻止或显著减少温室气体排放,以减轻对地球气候的影响。
目前,处于研究阶段、工业试验或工业化应用的封存场所主要有深度含盐水层、枯竭或开采到后期的油气田、不可采的贫瘠煤层和海洋[2]。
目前按燃烧工艺划分二氧化碳捕集技术可以有燃烧前、富氧燃烧、燃烧后等三个主要发展方向。
二氧化碳封存技术可分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、CO2 驱油、CO2驱煤层气、枯竭气田注入、天然气生产酸气回注等六个方向。
现有二氧化碳捕集与封存技术各具特点同时也都有其发展的局限性,每个发展方向都有与之对应的大规模集成示范项目。
目前全球很多地方都开展了二氧化碳捕集与封存的大规模集成示范项目,其中开展较早、较有代表性有3个分别是挪威Sleipner项目、加拿大Weyburn 项目和阿尔及利亚In Salah项目等。
这些项目有些将二氧化碳注入海底或地下,有些注入油田,以提高油田的采收率[3]。
2CO2捕集和封存的主要机理CO2捕集和封存技术主要由3个环节构成:(1) CO2的捕集,指将CO2从化石燃料燃烧产生的烟气中分离出来,并将其压缩至一定压力,以超临界的状态有效地储存于地质结构层中。
(2)CO2的运输,指将分离并压缩后的CO2通过管道或运输工具运至存储地。
(3)CO2的封存,指将运抵封存地的CO2注入到诸如地下盐水层、废弃油气田、煤矿等地质结构层或者深海海底或海洋水柱或海床以下的地质结构中。
封存场址必须有合适的地质环境容量和可注入性、有满意的密封盖岩、有足够稳定的地质环境[4]。
2.1 碳捕集技术碳捕集的主要目标是化石燃料电厂、钢铁厂、水泥厂、炼油厂、合成氨厂等CO2的集中排放源。
针对电厂排放的CO2捕集分离系统主要有3类:燃烧前系统、富氧燃烧系统以及燃烧后系统[4]。
燃烧前捕集技术以煤气化联合循环(IGCC)技术为基础,先将煤炭气化成清洁气体能源,从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来,不进入燃烧过程。
而且二氧化碳的浓度和压力会因此提高,分离起来较为方便,是目前运行成本最低廉的捕集技术,其前景为学术界所看好。
问题在于,传统电厂无法应用这项技术,而是需要重新建造专门的IGCC 电站,其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。
目前IGCC项目发展较为迅速,在中国就有5个示范项目在运作过程中[5]。
包括有华能天津200MW IGCC电站示范工程、中科院连云港IGCC示范工程、华电杭州200MWIGCC(水煤浆四喷嘴气化)电站示范项目、广东东莞天明电厂120MW IGCC改造项目和太阳洲4×200MW IGCC新建项目,其中天津项目已经通过初步调试。
目前国外已建成投运IGCC电站约50余座,总装机约2000万kW。
这些电站主要分布在美国、欧洲、日本等发达国家,像澳大利亚、韩国、印度也在积极推动IGCC 的发展。
富氧燃烧捕集技术(又被称为O2/CO2燃烧技术或空气分离/烟气再循环技术) 是针对燃煤电厂特点所发展的CO2减排技术。
该技术利用空气分离获得的高纯氧和部分再循环烟气混合物代替空气与燃料组织燃烧,从而提高了排烟中的CO2浓度。
通过循环烟气来调节燃烧温度,同时循环烟气又替代空气中的N2来携带热量以保证锅炉的传热和锅炉热效率。
富氧燃烧技术是一种既能直接获得高浓度CO2,又能综合控制燃煤污染物排放的新一代煤粉燃烧技术。
目前世界上建成的采用富氧燃烧技术的中试规模以上的电站已经超过10个[6],日本石川岛播磨,法国阿尔斯通和英国巴布库克都已经建成了煤粉炉O2/ CO2燃烧的示范电站。
但是富氧燃烧技术的发展主要受空气分离氧气能耗大、燃烧后尾气污染物的产生和控制等一些技术问题的制约。
燃烧后捕集技术是针对燃料燃烧后烟气中CO2的分离路线,该技术适用性强,发展相对成熟。
但是燃烧后二氧化碳捕集技术由于处理气体量大,烟气CO2浓度低等造成运行成本高、工艺流程复杂、项目投资大等方面的根本性问题尚未解决。
燃烧后二氧化碳捕集技术主要包括化学吸收法、吸附分离法、膜分离法等。
燃烧后二氧化碳捕集技术是针对燃料燃烧后烟气中CO2 的分离路线,该技术适用性强,发展相对成熟。
但是燃烧后二氧化碳捕集技术由于处理气体量大,烟气CO2 浓度低等造成运行成本高、工艺流程复杂、项目投资大等方面的根本性问题尚未解决。
燃烧后二氧化碳捕集技术主要包括化学吸收法、吸附分离法、膜分离法等。
2.2 碳运输二氧化碳的运输主要有管道运输和罐装运输两种方式,技术上问题不大。
管道运输是一种成熟的技术,也是运输二氧化碳最常用的方法,一次性投资较大,适宜运输距离较远、运输量较大的情况。
罐装运输主要通过铁路或公路进行运输,仅适合短途、小量的运输,大规模使用不具有经济性。
输送大量CO2最经济的方法是通过管道运输。
管道运输的成本主要有3部分组成:基建费用、运行维护成本以及其它的如设计、保险等费用。
特殊的地理条件,如人口稠密区等对成本很有影响,陆上管道要比同样规模的海上管道成本高出40%~70%,当运输距离较长时,船运将具有竞争力,船运的成本与运距的关系极大。
2.3 碳封存技术碳封存技术相对于碳捕集技术也更加成熟,主要有3种:含盐咸水层封存、油气层封存和煤气层封存[7]。
咸水层封存是指将二氧化碳封存于距地表800m 以下的咸水层当中。
通常咸水层空气体积大,可封存相当多的二氧化碳。
但是我国缺少咸水层地质情况的数据资料,目前尚不能实施咸水层封存。
而且这项技术的投资也较大。
油气层封存分为废弃油气层封存和现有油气层封存。
国际上有企业在研究利用废弃油气层的可行性,但并不被看好。
要原因在于,目前对油气层的开采率只能达到30%~40%[7],随着技术的进步,存在着将剩余的60%~70%的油气资源开采出来的可能性。
所以,世界上尚不存在真正意义上的废弃油气田。
而利用现有油气田封存二氧化碳被认为是未来的主流方向,这项技术被称为二氧化碳强化采油(CO2-EOR)技术,即将二氧化碳注入油气层,起到驱油作用,既可以提高采收率,又实现了碳封存,兼顾了经济效益和减排效益。
这项技术起步较早,最近10 年发展很快,实际应用效果得到了肯定,也是我国优先发展的技术方向。
依据目前的采油技术,全球油田的采收率平均只有32%左右,如果采用CO2-EOR 技术,那么采收率可提高至40%~45%[8]。
全球大概有9300×108t以上的二氧化碳可以被封存到油藏中,这个数值相当于2050 年全球累计排放量的45%。
美国能源署发布的一份报告显示,目前美国剩余的石油可采储量200×108bbl,如果采用CO2-EOR技术提高可采储量的话,其可采储量最多可增加至1600×108bbl。
煤气层封存是指将二氧化碳注入比较深的煤层当中,置换出含有甲烷的煤层气,所以这项技术也具有一定的经济性。
但必须选在较深的煤层中,以保证不会因开采而造成泄漏。
我国已经和加拿大合作开发了示范项目,投资高、效果不错。
问题在于二氧化碳进入煤气层后发生融胀反应,导致煤气层的空隙变小,注入二氧化碳会越来越难,逐渐再也无法注入。
所以,该技术并不为研究人员看好。
3 CCS技术面临的问题CCS技术存在的最大风险是二氧化碳在地质储层中可能发生泄漏。
考虑到未来二氧化碳封存的规模可能在亿吨级,如果封存的二氧化碳泄漏到大气中,可能会引发显著的气候变化[9]。
此外,还有与二氧化碳管道运输相关联的局部突发的二氧化碳大量释放,若空气中二氧化碳浓度超过7%~10%,则会对人类生命和健康产生直接威胁。
地下浅层二氧化碳浓度升高会对植物及土层动物造成致命的影响和地下水污染。
CCS技术成本包括捕集、输送与封存3部分,都要消耗大量的能源,成本高昂。
IPCC在2005年对发电厂的CCS技术投资进行过估算[10],应用CCS技术使发电成本增加约0.01~0.05美元/(kW·h),但如果项目中包括EOR,会使CCS造成的额外发电成本下降约0.01~0.02美元/(kW·h)。
在大多数CCS系统中,捕集(包括压缩)成本所占比例最大。
由于地区差异,不同CCS系统的成本存在较大差异,主要因素包括应用CCS 技术的电厂或工业设施的设计、运行和投资,使用燃料的类型、成本和运输距离,二氧化碳的输送地形和输送量,以及封存二氧化碳的类型和特点等。
此外,CCS技术的组成部分和系统的绩效与成本的关系仍然存在不确定性。
4 总结CCS技术被看作是解决全球气候变暖问题的最具发展前景的解决方案之一,世界上许多国家都开展了相关的研究工作。
随着研究的不断深入,CCS 技术成本将进一步降低,应用前景广阔。
CCS技术的两大步骤是碳捕集和碳封存,此外还有二氧化碳运输等。
碳捕集工艺中最具发展前景的是富氧燃料捕集,但制氧成本的降低还需要制氧技术的进一步发展。
通过将二氧化碳封存入油气田,既可以减少二氧化碳排放,又可以提高油气田采收率,实际应用效果得到了肯定,也是我国优先发展的技术方向。
虽然近几年CCS技术得到了长足发展,但还面临着很多问题。
如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂、缺乏相应的政策法规支持等,离真正大规模实际应用仍需相当长的时间。
我国积极参与温室气体减排行动,密切关注CCS技术进展,同时开展了相关的研究工作,并已着手建立大型的CCS示范工程,相信今后在全球CCS 活动中将会发挥更大的作用。