发布时间 : 星期日 文章煤洁净高效利用研究 - 图文更新完毕开始阅读4a334a2c0166f5335a8102d276a20029bd6463bf
（1） CO2封存
CO2封存是将从化石燃料燃烧产生的烟气中分离、捕集的CO2以超临界状态
有效地注入并储存于地质结构层中。正在研究或已在实施的封存CO2的方法有：将液化的CO2储存于地下岩洞，或者储存在深海的海底等，但是，一旦在地球的自然环境中大量、长期储存CO2，其对环境和地球生态的长远影响还难下定论，也是目前科学家在深入探索的课题。正在研究的还有使CO2碳酸盐化的永久处理方法，将加压液化的CO2注入富含硅酸镁和硅酸钙（如蛇纹石、橄榄石等）的地下矿床，发生化学反应，生成在地质环境下可以长期稳定存在的碳酸盐物质。
（2） CO2的利用
目前，还没有找到大量利用CO2来制造化学产品的可行方案，同时，制造化学品也要消耗能量而产生额外的CO2。
利用已经开采至尽的天然气气田储存CO2，这些地层深处的废弃气田提供了一个储存CO2的天然可靠的地质环境，而且，由于CO2密度大于天然气，所以，注入CO2还可以延长气田的开采时间。同时，处理CO2的费用也会被提高的气田产量部分抵消。
将CO2储存于废弃的油井，或注入低产油井以提高油井产量，后一种办法已在某些国家的油田开发中采用。同理，废弃的煤井也提供了长期储存CO2的场所，而且研究发现，注入的CO2可以提高废弃矿井煤层气的产量。
目前国际上CO2封存与利用所关注的主要问题包括：CO2在地质封存系统中吸附和迁移的机理与规律，在地层中的相态及其变化规律、化学反应及固化条件；注CO2采油过程中的物理化学理论问题、复杂渗透力学原理；长距离管道运输CO2的化学腐蚀机理与规律等。
2.2.2.3寻求无/或较少温室气体排放的新型能量载体
即寻求低碳的常规燃料或不含碳的非矿物燃料。比如，天然气的含碳量较低，燃用天然气的燃气轮机排烟中CO2的浓度仅为5%左右。再者，研究由矿物燃料（比如，天然气、煤气等）直接制取氢气的能源技术，以及研究新型的由矿物燃料直接生产电力的方法，如CO2排放很少的新型燃料电池等，还有一些正在探
27
索中的零排放电力生产方案。另外，也包括降低人类生活和生产中的能量消耗，大力节约能源等。
目前减排CO2的主要发展方向主要有：（1）提高化石燃料转换利用效率—主要采用大容量高参数高效超（超）临界发电机组，提高发电效率，减少煤炭消耗量。电厂效率每提高1%，可减少CO2排放约2%～3%。（2）采用单位发电量CO2排放较低的天然气联合循环发电机组。（3）研究开发CO2分离与封存、利用技术。
2.2.2.4 CCS成本
2004年捕集CO2所需费用如表2.2所示。预计在未来10年左右，CO2捕获成本下降20～30%，高的CO2捕获成本会导致到2050年煤炭利用量下降。目前，还没有燃煤电站捕集CO2的经验，也没有整体整合运行的经验。美国在2005年能源执行条例中授权联邦政府支助IGCC或燃煤电站施行先进的技术项目或CCS项目，建议在现有或新建的燃煤电站采用CCS技术，但现有的燃煤电站采用CCS技术的进度主要依赖时机、CO2排放水平、技术水平和成功的CCS技术商业示范项目等。
表2.2 CCS成本（2004年）
CCS过程 从电厂捕获 从气体处理过程或合成氨厂捕获 从气体工业源捕获 运输 地质埋存 成本范围 15～75 US$/tCO2 5～55US$/tCO2 25～115US$/tCO2 1～8US$/tCO2每运输250km 0.5～8US$/tCO2
来源：IPCC Special Report on CCS, 2005
图2.8
没有CO2捕集的IGCC的COE（cost of electricity）比超临界机组高5～11%，
28
有CO2捕集的IGCC的COE比超临界机组增加30～50%，比没有CO2捕集的IGCC的增加25～40%，因此，目前IGCC无论从运行的稳定性还是投资成本来看还不能与PC机组竞争；对于有CO2捕集的PC机组的COE比没有比没有CO2捕集的增加60～80%。
T able2.3 Representative Performance and Economics for Air-Blown PC Generating
由图2.8可知，在三种发电技术中，在没有CO2捕集、运输和储存的情况下，PC机组电力投资较低，仅次于NGCC机组，IGCC机组投资成本最高。当PC机组采用CCS技术时，电力投资成本比没有CO2捕集的约增加2倍，并明显高于IGCC和NGCC采用CCS技术的成本。
由表2.3可知，采用CCS技术的PC和CFB电站比没有CO2捕获的COE高1.6倍左右，但CO2排放量低7.3～7.85倍，随着机组蒸汽参数得提高，采用CCS技术减排CO2的效果明显增加。
29
Table2.4 Representative Performance and Economics for Oxy-Fuel Pulverized Coal and IGCC Power Generation Technologies, Compared with Supercritical Pulverized Coal
表2.4为500MW超临界锅炉PC富氧燃烧、超临界锅炉常规空气燃烧和IGCC发电技术的有/无CCS技术的性能参数。单独采用CCS技术和既采用CCS技术又有富氧燃烧技术的超临界锅炉PC机组与常规超临界PC机组相比，燃煤量明显增加，增加量分别为31.4%和25.8%，CO2排放量却分别降低86.9%和87.4%。同容量的IGCC机组比常规PC机组COE增加0.35￠/kWh，但如果都采用CCS技术，IGCC机组比常规PC机组COE降低1.17￠/kWh。因此，采用富氧燃烧和CCS技术，COE增加，但CO2排放量明显降低。 2.3 整体煤气化联合循环技术（IGCC）
目前，在洁净煤发电领域中，IGCC发电技术被普遍认为是最具有竞争力、最有发展前途的燃煤发电技术之一。自20世纪80年代中期开始运行第一台整体煤气化联合循环电站以来，世界上已在示范运行或商业发电。现在，全世界已建、在建和拟建的IGCC电站近30套，最大为美国的440MW机组，计划或科研中容量最大的为德国的900MW和前苏联1 000 MW机组。（洁净煤技术的新动态）
30