Il-klima tad-Dinja għaddejja minn bidla sinifikanti kkaratterizzata minn tisħin globali, li se jkollu impatt importanti fuq l-ekosistema globali u l-iżvilupp soċjali u ekonomiku. Studji wrew li dan huwa dovut l-aktar għall-effett ta 'tisħin ta' gassijiet serra bħal CO2 li joħroġ mill-bnedmin bl-użu ta 'fjuwils fossili. Fl-aħħar għexieren ta 'snin, l-emissjonijiet tas-CO2 kienu qed jiżdiedu bl-iżvilupp ekonomiku. Fl-2006, l-emissjonijiet tad-dinja tas-CO2 laħqu 28 biljun tunnellata, li ċ-Ċina kienet tirrappreżenta 20.2%. Il-fjuwils fossili bħall-faħam, iż-żejt, u l-gass naturali huma s-sorsi ewlenin ta 'emissjonijiet ta' CO2, u l-faħam jarmi l-iktar CO2. Il-faħam huwa sors ta 'enerġija relattivament "maħmuġ". Il-faħam bl-istess valur kalorifiku jarmi ħafna iktar CO2 miż-żejt u l-gass naturali, u huwa l-iktar sors importanti ta 'emissjonijiet ta' CO2. Fl-2006, il-faħam kien jirrappreżenta biss 26% tal-konsum tal-enerġija primarja tad-dinja, iżda l-emissjonijiet tas-CO2 tiegħu kienu jammontaw għal 41.7%. Din il-problema hija partikolarment prominenti f'pajjiżi: Fl-2007, il-konsum tal-faħam ta 'pajjiżna kien ta' 2.59 biljun tunnellata, li jammonta għal 69.5% tal-konsum tal-enerġija primarja ta 'pajjiżna u aktar minn 80% tal-emissjonijiet tas-CO2 ta' pajjiżi. Minn dan, 1.31 biljun tunnellata ntużaw għall-ġenerazzjoni tal-enerġija. Fl-2008, il-ġenerazzjoni tal-enerġija termali kienet tirrappreżenta 80% tal-ġenerazzjoni tal-enerġija totali ta 'pajjiżna, li ħafna minnhom kienu minn impjanti tal-enerġija li jaħdmu bil-faħam. Minħabba l-prezz baxx tiegħu, ir-riservi abbundanti, u l-aċċess faċli, il-faħam jibqa 's-sors ta' enerġija ewlieni ta 'pajjiżna għal żmien twil li ġej.
Bħalissa, hemm prinċipalment il-modi li ġejjin biex tikkontrolla l-emissjonijiet tas-CO2: ittejjeb l-effiċjenza fl-enerġija, tuża enerġija rinnovabbli bħall-enerġija mir-riħ, l-enerġija solari, l-enerġija tal-bijomassa, u l-enerġija nukleari, u tuża t-teknoloġija tal-qbid tas-CO2 għall-ħruq tal-fjuwils fossili.
Fil-futur prevedibbli, il-fjuwils fossili se jkomplu jkunu s-sors ewlieni ta 'enerġija tagħna, li jirrikjedi li naddottaw it-teknoloġija tal-qbid u l-ħażna tas-CO2 (CCS) biex innaqqsu l-emissjonijiet tas-CO2. L-impjanti tal-enerġija termali huma l-iktar sors importanti ta 'emissjonijiet ta' CO2, u l-emissjonijiet tas-CO2 tagħhom jaqbżu l-40% tat-total. Minħabba l-emissjonijiet ċentralizzati tagħhom u l-kontroll faċli tagħhom, dawn saru l-oġġetti ewlenin tal-qbid tas-CO2 u t-teknoloġija tal-ħażna.
Il-qbid u l-ħażna tas-CO2 jirreferi għall-ġbir ta 'CO2 emess mill-impjanti tal-enerġija u mbagħad jittrasportah lejn post ta' ħażna tas-CO2 permezz ta 'pipeline. Dan l-artikolu jiffoka prinċipalment fuq it-teknoloġija tal-qbid tas-CO2. Bħalissa hemm tliet tipi ewlenin ta 'teknoloġiji ta' qbid tas-CO2:
Teknoloġija ta 'qbid ta' wara l-kombustjoni
Teknoloġija ta 'kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu
Teknoloġija ta 'qbid ta' qabel il-kombustjoni
Keywords: qbid tas-CO2; Impjant tal-enerġija termali; Kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu; qbid tal-gass taċ-ċumnija; Qbid ta 'qabel il-kombustjoni
Teknoloġija ta 'qbid ta' wara l-kombustjoni
It-teknoloġija ta 'qbid ta' wara l-kombustjoni tintuża biex taqbad il-karbonju fil-gass taċ-ċumnija wara l-kombustjoni. Juża monoetanolamina (MEA) jew soluzzjonijiet oħra biex jassorbi direttament CO fil-gass taċ-ċumnija għall-qbid. Is-soluzzjoni MEA hija solvent kimiku organiku li ntuża biex jitneħħew l-impuritajiet tal-gass aċiduż fil-gass naturali, bħal CO2, H2S, eċċ. Aktar minn 60 sena. L-assorbiment tagħha ta 'CO2 jappartjeni għal adsorbiment kimiku, li jista' jirrilaxxa CO2 taħt tisħin. L-użu ta 'dan il-metodu biex jaqbad is-CO2 fil-gass taċ-ċumnija jista' jneħħi 75% ~ 90% ta 'CO2 fil-gass taċ-ċumnija u jikseb CO2 b'purità ta' 99%.
Sabiex jinqabad is-CO2 fil-gass taċ-ċumnija, torri ta 'assorbiment u torri ta' riġenerazzjoni jeħtieġ li jiżdiedu mat-tagħmir biex jassorbu u jirrilaxxaw is-CO2. Barra minn hekk, is-sistema tal-fwar teħtieġ li tiġi modifikata biex tiġi estratt il-fwar biex issaħħan is-soluzzjoni u tirrilaxxa CO2. Minħabba l-pressjoni baxxa tal-gass taċ-ċmieni (ġeneralment viċin il-pressjoni atmosferika), konċentrazzjoni baxxa ta 'CO2 (10% ~ 15%), u fluss ta' gass enormi, is-sistema ta 'qbid hija kbira u tikkonsma ħafna enerġija. It-telf ewlieni tal-enerġija tat-teknoloġija tal-qbid ta 'wara l-kombustjoni jinsab fir-riġenerazzjoni tas-soluzzjoni MEA. Huwa stmat li għal unitajiet mibnija ġodda b'qabda ta 'CO2, l-effiċjenza tinżel b'madwar 20% ~ 30% meta mqabbla ma' unitajiet bl-istess parametri, u l-enerġija kkunsmata mir-riġenerazzjoni tas-soluzzjoni MEA tirrappreżenta aktar minn nofs minn nofs l-enerġija totali kkunsmata. L-enerġija meħtieġa għar-riġenerazzjoni ġeneralment ġejja mill-estrazzjoni tal-fwar bi pressjoni baxxa tat-turbina. ALSTOM studjat il-modifika tal-qbid tas-CO2 ta 'unità fl-Istati Uniti, li turi li 79% tal-fwar wara ċ-ċilindru bi pressjoni medja jintuża għar-riġenerazzjoni tas-soluzzjoni MEA. Minħabba li l-estrazzjoni tal-fwar tipprevjeni li l-unità taħdem f'kundizzjonijiet ottimali, l-effiċjenza tkompli tonqos.
Barra minn hekk, gassijiet aċidużi bħal SO2 u NO2 fil-gass taċ-ċumnija jirreaġixxu bis-soluzzjoni MEA biex jiġġeneraw imluħa stabbli tas-sħana, li jirriżultaw fit-telf ta 'soluzzjoni MEA. Għalhekk, il-kontenut ta 'gassijiet aċidużi fil-gass taċ-ċumnija jeħtieġ li jiġi kkontrollat għal madwar 10x10 ". Dan jirrikjedi l-modifika tas-sistema ta' desulfurizzazzjoni biex ittejjeb l-effiċjenza ta 'desulfurizzazzjoni. Fir-rigward ta' NOX, peress li leXFil-flue gass huwa prinċipalment le, u NO2 jammonta biss għal madwar 5%, is-sistema SCR ordinarja tista 'tissodisfa l-bżonnijiet.
Teknoloġija ta 'kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu
It-teknoloġija tal-kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu tuża teknoloġija tal-produzzjoni tal-ossiġnu biex tgħaddi ossiġnu pur u parti mill-gass taċ-ċumnija riċiklat fil-bojler għall-kombustjoni, sabiex il-konċentrazzjoni tas-CO2 fil-gass taċ-ċumnija tilħaq aktar minn 95%, li tista 'tkun direttament ikkompressata u purifikata.
It-tagħmir biex jinqabad CO2 bl-użu ta 'teknoloġija ta' kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu jinkludi prinċipalment apparati ta 'separazzjoni ta' l-arja, apparati ta 'riċirkulazzjoni tal-gass taċ-ċumnija, u apparat ta' kompressjoni u purifikazzjoni CO2. It-telf ewlieni ta 'enerġija ta' teknoloġija ta 'kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu jinsab fis-separazzjoni ta' l-arja biex tipproduċi ossiġnu. It-teknoloġija tat-tkessiħ u tal-arja użata b'mod komuni użat bħalissa ħafna enerġija, u l-elettriku meħtieġ jammonta għal madwar 18% tal-ġenerazzjoni totali tal-enerġija. Fl-istess ħin, minħabba t-tnaqqis fil-fluss tal-gass taċ-ċumnija u t-tnaqqis fit-telf tas-sħana tal-egżost, l-effiċjenza tal-bojler tista 'tiżdied b'madwar 3%. B'mod ġenerali, l-effiċjenza tal-impjant tal-enerġija kollu tinżel b'20% ~ 30%. Teknoloġiji ġodda ta 'produzzjoni ta' ossiġnu bi prezz baxx bħalissa qed jiġu studjati, bħat-teknoloġija tal-membrana tat-trasport tal-ossiġnu u tal-joni (OTM). Ladarba ssir avvanz, l-ispiża tat-teknoloġija tal-kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu tista 'titnaqqas ħafna.
Minħabba ċ-ċirkolazzjoni kontinwa tal-gass taċ-ċumnija, il-konċentrazzjoni ta 'SO2 fil-gass taċ-ċumnija hija ta' 2 ~ 3 darbiet dik tal-kombustjoni tal-arja. Jekk il-kontenut tal-kubrit tal-faħam huwa għoli, il-gass taċ-ċumnija għandu jiġi estratt wara s-sistema ta 'desulfurizzazzjoni biex tiġi evitata l-korrużjoni tat-tagħmir. Jekk ma jkunx għoli, it-tagħmir tad-desulfurizzazzjoni jista 'jiġi kkanċellat. LEXL-emissjonijiet se jitnaqqsu ħafna taħt il-premessa ta 'l-adozzjoni ta' teknoloġija baxxa ta 'kombustjoni ta' NOx. Min-naħa l-waħda, huwa minħabba li hemm nuqqas ta 'N2 fil-gass taċ-ċumnija, u l-ebda termali leXhuwa ġġenerat. Min-naħa l-oħra, NOx jista 'jitnaqqas aktar waqt iċ-ċirkolazzjoni. Wara li s-CO2 huwa kkompressat u likwifikat, gassijiet mhux kondensabbli, inkluż ossiġnu żejjed li jnixxi fl-arja tal-bojler, SO2, leX, eċċ., Se tkun separata; It-tniġġis jistgħu jiġu ttrattati skont ir-rekwiżiti lokali tal-protezzjoni ambjentali.
It-teknoloġija tal-qbid ta 'qabel il-kombustjoni tintuża prinċipalment flimkien mat-teknoloġija IGCC. L-IGCC (Ċiklu Magħqud Integrat tal-Gassifikazzjoni) hija teknoloġija avvanzata li tgħaqqad it-teknoloġija tal-gassifikazzjoni tal-faħam ma 'ċiklu magħqud. Is-sistema IGCC teħtieġ li żżid reattur shift, separazzjoni tas-CO2, u apparat ta 'purifikazzjoni tal-kompressjoni għall-qbid tas-CO2. Il-faħam jiġi kkonvertit f'gass ta 'sinteżi, magħmul prinċipalment minn CO u H2, taħt temperatura għolja, pressjoni għolja, u ambjent b'ħafna ossiġenu fil-gassifikatur: fir-reattur tal-bidla, CO u l-fwar tal-ilma fis-sinteżi tal-gass jiġġenera CO u idroġenu taħt l-azzjoni ta' katalist. Minħabba li l-pressjoni tal-gass hija għolja f'dan il-ħin, il-konċentrazzjoni ta 'CO hija wkoll għolja, u l-metodu ta' l-etere dimetilene glycol dimetil (Selexol) jista 'jintuża biex jassorbi CO. Dan il-metodu huwa metodu ta' assorbiment fiżiku. Billi tnaqqas il-pressjoni tas-soluzzjoni, is-CO2 jista 'jiġi rilaxxat, u s-soluzzjoni tista' tiġi riġenerata. Il-konsum tal-enerġija tiegħu huwa ħafna iżgħar minn dak tal-metodu MEA. Fl-istess ħin, minħabba l-pressjoni għolja tal-gass, il-konsum tal-enerġija tal-proċess ta 'kompressjoni CO2 sussegwenti huwa wkoll imnaqqas. Xi studjużi analizzaw is-sistema IGCC ta '500 MW u jemmnu li wara l-installazzjoni tas-sistema ta' qbid tas-CO2, l-effiċjenza ta 'IGCC tinżel minn 38.4% (HHV) għal 31.2% (HHV). Fost dawn, ir-reattur tal-konverżjoni u l-kompressjoni ta 'CO2 għandhom l-akbar impatt, li jnaqqas l-effiċjenza b'4,2% u 2.1%, rispettivament. L-ispiża tat-tneħħija tas-CO2 b'dan il-metodu hija ta 'madwar 20 $ / t.
Prospetti tekniċi
It-teknoloġija tal-qbid ta 'wara l-kombustjoni hija l-iktar teknoloġija matura u ġiet użata. L-ewwel apparat ta 'qbid tal-impjant tal-enerġija li jaħdem bil-faħam tal-pajjiżi - Huaneng Beijing impjant tal-enerġija termali 3000 ~ 5000t / sena apparat ta' dimostrazzjoni tal-qbid tas-CO2 juża din it-teknoloġija. It-teknoloġija tal-kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu bħalissa hija hotspot ta 'riċerka, iżda t-teknoloġija mhix matura ħafna u l-aktar tibqa' fl-istadju tal-laboratorju u pilota. L-akbar proġett ta 'kombustjoni arrikkit bl-ossiġnu fid-dinja huwa l-proġett ta '30 MW Vattenfall mibni fil-Ġermanja f'Settembru 2008, li juża t-teknoloġija ALSTOM. Barra minn hekk, Black Hills, flimkien ma 'B&W, Air Liquide, u kumpaniji oħra, se jibnu impjant ta' kombustjoni ta '100MW arrikkit bl-ossiġnu fi Wyoming, l-Istati Uniti. Il-proġett huwa skedat li jitlesta fl-2015. Kemm it-teknoloġija ta 'qbid ta' wara l-kombustjoni kif ukoll teknoloġija ta 'kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu jistgħu jintużaw biex jittrasformaw impjanti ta' l-enerġija eżistenti. L-ispiża tat-teknoloġija tal-kombustjoni arrikkita bl-ossiġnu hija relattivament baxxa, imma jekk parti mis-CO2 tinqabad biss, wara t-teknoloġija tal-qbid ta 'wara l-kombustjoni hija aktar adattata. IGCC hija t-teknoloġija l-aktar nadifa li taħdem bil-faħam fid-dinja, iżda t-teknoloġija għolja u t-teknoloġija immatura tagħha tillimita l-applikazzjoni tagħha. Madankollu, wara l-installazzjoni tal-qbid tas-CO2, iż-żieda fl-ispiża tagħha hija l-inqas, u l-ispiża tat-tneħħija tas-CO2 hija wkoll l-inqas. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija, IGCC se jintuża ħafna fil-futur. L-iżvantaġġ huwa li din it-teknoloġija tista 'tintuża biss għal impjanti tal-enerġija ġodda, u ma tistax tintuża għat-trasformazzjoni teknika ta' impjanti tal-enerġija eżistenti.
Ma jimpurtax liema teknoloġija tintuża, hemm ċerti rekwiżiti għas-sit. Għalhekk, l-impjant tal-enerġija ddisinjat ġdid għandu jikkunsidra l-qbid tas-CO2, aħseb dwar liema teknoloġija tuża bil-quddiem, riżerva spazju għal tagħmir għat-tneħħija tas-CO2, u ssib post tal-ħażna adattat fil-viċin.
Promozzjoni tat-teknoloġija tal-qbid tas-CO2
Għalkemm it-teknoloġija tal-qbid tas-CO2 saret hotspot ta 'riċerka, għadha ma ġietx promossa mad-dinja kollha. Dan huwa dovut l-aktar għall-fatturi li ġejjin:
(1) Konsiderazzjonijiet Ekonomiċi: Wara l-qbid tas-CO2, l-effiċjenza tal-impjant tal-enerġija kollu tinżel b'20% ~ 30%, u l-ispiża tal-ġenerazzjoni tal-enerġija tiżdied b'mod sinifikanti. Kumpaniji li diġà għamlu profitti m'għandhom l-ebda motivazzjoni biex jaqbdu CO2.
(2) L-influwenza tal-politiki nazzjonali: il-qbid tas-CO2 għandu jkun immexxi minn politiki nazzjonali. Il-gvern jista 'jikkunsidra li jadotta forom bħall-impożizzjoni ta' taxxa ta 'emissjoni ta' CO2 biex jippromwovi l-applikazzjoni ta 'qbid u teknoloġija ta' ħażna ta 'CO2.
(3) L-influwenza tal-politiki nazzjonali: il-qbid tas-CO2 għandu jkun immexxi minn politiki nazzjonali. Il-gvern jista 'jikkunsidra li jadotta forom bħall-impożizzjoni ta' taxxa ta 'emissjoni ta' CO2 biex jippromwovi l-applikazzjoni ta 'qbid u teknoloġija ta' ħażna ta 'CO2.
(4) Għarfien pubbliku: Wara l-adozzjoni tat-teknoloġija tal-qbid tas-CO2, il-prezzijiet tal-elettriku inevitabbilment jiżdiedu sew. Kemm jekk tkun qed tgħolli l-prezzijiet tal-elettriku jew tiġbor it-taxxi tal-karbonju, jeħtieġ li tkun rikonoxxuta u appoġġjata mill-pubbliku.
Il-bini tal-impjanti tal-enerġija tad-dimostrazzjoni hija miżura effettiva biex tippromwovi l-promozzjoni tat-teknoloġija tal-qbid tas-CO2. L-UE ppjanat li tibni 12-il impjant ta 'enerġija ta' dimostrazzjoni ta 'CO2 fuq skala kbira sal-2012 biex tipprepara għal promozzjoni fuq skala kbira madwar id-dinja fl-2020.
Konklużjoni
Huma introdotti tliet tipi ta 'teknoloġiji tal-qbid tas-CO2 għall-impjanti tal-enerġija li jaħdmu bil-faħam, il-vantaġġi, l-iżvantaġġi u l-ispejjeż ta' teknoloġiji varji huma mqabbla, u l-promozzjoni tat-teknoloġija tal-qbid tas-CO2 hija analizzata. L-ispiża eċċessiva għadha l-fattur ewlieni li jirrestrinġi l-iżvilupp tat-teknoloġija tal-qbid tas-CO2. Għandhom isiru kunsiderazzjonijiet komprensivi u s-sistemi integrati għandhom ikunu ddisinjati raġonevolment biex inaqqsu l-ispejjeż. Pereżempju, is-CO2 iġġenerat jista 'jintuża biex tiżdied ir-rata ta' rkupru taż-żejt fl-għelieqi taż-żejt. Fit-teknoloġija arrikkita bl-ossiġnu, l-enerġija kiesħa tal-gass naturali likwifikat importat tista 'tintuża għas-separazzjoni tal-arja biex tnaqqas l-ispiża tal-produzzjoni tal-ossiġnu.
