碳中和技术之什么是碳捕获和储存 (CCS)?

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碳中和技术之什么是碳捕获和储存 (CCS)?

2024-07-10 14:29| 来源: 网络整理| 查看: 265

目前,在燃烧后捕集中从烟气中分离 CO2 的主要方法有 3 种。在基于溶剂的捕获中,CO2 被吸收到液体载体中,如胺溶液。然后将吸收液体加热或减压,以从液体中释放 CO2。然后液体被重复使用,而二氧化碳被压缩并以液体形式冷却,以便运输和储存。

使用固体吸附剂捕获 CO2 涉及气体的物理或化学吸附。然后通过降低压力或升高温度将固体吸附剂与 CO2 分离。与基于溶剂的捕集一样,在基于吸附剂的捕集中分离的 CO2 被压缩。

在基于膜的二氧化碳捕集中,烟气被冷却和压缩,然后通过由可渗透或半渗透材料制成的膜。在真空泵的推动下,烟道气流过薄膜,这些薄膜将二氧化碳与烟道气的其他成分物理分离。

燃烧前 CO2 捕获采用碳基燃料并将其与蒸汽和氧气 (O2) 反应生成称为合成气(合成气)的气体燃料。然后使用与燃烧后捕集相同的方法从合成气中去除 CO2。

从供给化石燃料燃烧的空气中去除氮是富氧燃烧过程的第一步。剩下的几乎是纯氧气,用于燃烧燃料。然后使用与燃烧后捕集相同的方法从烟道气中去除 CO2。

运输

在 CO2 被捕获并压缩成液体形式后,必须将其运送到地下注入地点。 这种永久储存或封存到枯竭的油气田、煤层或盐层中,对于安全可靠地锁住二氧化碳是必要的。运输最常通过管道完成,但对于较小的项目,可以使用卡车、火车和轮船。

贮存

二氧化碳储存必须发生在特定的地质构造中才能成功。美国能源部正在研究五种类型的地层,以了解它们是否是安全、可持续且经济实惠的永久储存地下二氧化碳的方式。这些地层包括无法开采的煤层、石油和天然气储层、玄武岩地层、盐碱地层和富含有机物的页岩。二氧化碳必须制成超临界流体,这意味着它必须加热并加压到一定的规格才能储存。这种超临界状态使其占用的空间比在正常温度和压力下储存时要少得多。然后二氧化碳通过深管注入,并被困在岩层中。

目前世界上有几个商业规模的二氧化碳储存设施。多年来,挪威的 Sleipner 二氧化碳储存站和 Weyburn-Midale 二氧化碳项目已成功注入超过 100 万吨的二氧化碳。欧洲、中国和澳大利亚也在积极开展存储工作。

CCS 示例

第一个商业二氧化碳储存项目于 1996 年在挪威附近的北海建成。Sleipner CO2 气体处理和捕集装置从 Sleipner West 油田生产的天然气中去除 CO2,然后将其注入 600 英尺厚的砂岩地层。自项目启动以来,已向 Utsira 组注入超过 1500 万吨二氧化碳,最终可能容纳 6000 亿吨二氧化碳。最近在现场注入二氧化碳的成本约为每吨二氧化碳 17 美元。

在加拿大,科学家估计 Weyburn-Midale 二氧化碳监测和储存项目将能够在其位于萨斯喀彻温省的两个油田储存超过 4000 万吨二氧化碳。每年,大约 280 万吨二氧化碳被添加到两个水库中。该场地最近的二氧化碳注入成本为每吨二氧化碳 20 美元。

CCS 的优点和缺点

优点:

美国环保署估计,CCS 技术可以将化石燃料发电厂的二氧化碳排放量减少 80% 到 90%。 与直接空气捕集相比,CCS 过程中的 CO2 量更集中。 CCS 的副产品可以去除其他空气污染物,例如氮氧化物 (NOx) 和硫氧化物 (SOx) 气体以及重金属和颗粒物。 碳的社会成本,即大气中每增加一吨二氧化碳对社会造成的损害的实际价值,就会降低。

缺点:

实施高效 CCS 的最大障碍是分离、运输和储存 CO2 的成本。 据估计,CCS 去除的 CO2 的长期储存容量低于所需容量。 将二氧化碳来源与储存地点相匹配的能力是高度不确定的。 储存场所的二氧化碳泄漏可能会造成巨大的环境危害。

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