二氧化碳捕集技术说明（二氧化碳捕集与封存技术进展）

CCS技术可分为三个步骤:捕获、运输和储存。商用二氧化碳捕集已经运行了一段时间，技术发展较为成熟，而二氧化碳储存技术在各国仍在进行大规模实验。

1.二氧化碳捕集

捕获二氧化碳的方法主要有三种:燃烧前、氧燃料燃烧和燃烧后。

先抓后烧

预燃烧捕集主要用于IGCC (Integral Coal Gasification Combined Cycle)系统，将煤转化为高压富氧煤气。水煤气变换后，会产生CO2和氢气(H2)。气体压力和CO2浓度都很高。它将很容易捕获二氧化碳。剩下的H2可以用作燃料。

该技术具有捕集系统小、能耗低、效率高、污染物控制潜力大等优点，受到了广泛关注。然而，IGCC发电技术仍面临着投资成本高、可靠性有待提高等问题。

富氧燃烧

富氧燃烧采用传统燃煤电站的工艺流程，但通过制氧技术将空气中的大量氮气(N2)脱除，将高浓度氧气(O2)直接与部分烟气(烟气)一起利用。混合气体)代替空气，使得到的烟气中CO2气体浓度高，可直接处理和密封。

在欧洲，小型发电厂已经改装了富氧燃料燃烧项目。这条技术路线面临的最大问题是制氧技术投资和能耗过高，一直没有找到廉价低耗的活性技术。

燃烧后捕获

燃烧后捕获是指捕获燃烧产生的烟气中的二氧化碳。目前，常用的CO2分离技术除膜外，主要有化学吸收(酸碱吸收)和物理吸收(变温或变压吸附)。但它被认为是一项在能源消耗和设备紧凑方面具有巨大潜力的技术。

理论上讲，燃烧后捕集技术适用于任何类型的火电厂。但普通烟气压力小、体积大、CO2浓度低、N2量大，捕集系统庞大，耗能大。

2.二氧化碳运输

捕获的二氧化碳必须运输到合适的位置进行储存。汽车、火车、轮船和管道可用于运输。一般来说，管道是最经济的运输方式。2008年，美国大约有5800公里的二氧化碳管道。大多数管道用于将二氧化碳输送至油田，并将其注入地下油层，以提高石油采收率（EOR）。

3.二氧化碳储存

储存二氧化碳的方法有很多种。一般来说，它们可以分为两种类型：地质储存和海洋储存。

地质储藏

地质储存通常是将处于超临界状态的二氧化碳(一种气体和液体的混合物)注入地质构造。这些地质构造可以是油田、气田、盐碱含水层、不可开采的煤矿等。IPCC的研究表明，二氧化碳在自然界中是稳定的，可以长时间储存。如果地质储存地点经过精心选择、设计和管理，注入其中的99%的二氧化碳可以储存1000年以上。

将CO2注入油气田驱油或气田可以提高采收率(使用三次采油技术可以提高石油产量30%到60%)；注入未开采的煤矿可以驱出煤层中的煤层气，即所谓的煤层气提高采收率(ECBM)。

然而，要储存大量的二氧化碳，最合适的位置是盐水层。含盐含水层通常位于地下深处，含有丰富的不适合农业或饮用的盐水。这类地质构造较为常见，蕴藏潜力巨大。但与油田相比，人们对这类地质构造的认识还比较有限。

海洋存储

海洋储存是指通过船舶或管道将二氧化碳输送到深海床进行储存。但是，这种存储方式可能会对环境产生负面影响。例如，过量的二氧化碳含量会杀死深海生物，并使海水酸化。此外，储存在海床上的二氧化碳也有可能逃逸到大气中(研究发现，海水从海底流到海面需要1600年的时间)。

人们对海洋储存仍然知之甚少。

目前国际上正在进行的CCS项目有很多，其中比较著名的有:

美国未来发电计划(FutureGen)

该项目原计划在一座260兆瓦的IGCC发电厂测试碳捕获技术和CCS系统，目标是将发电厂废气降低到接近零排放的水平。2008年6月30日，美国能源署宣布将重新整合未来的煤电计划。美国能源署将只赞助CCS系统，不再投资IGCC发电厂。

挪威的Sleipner项目

Sleipner项目始于1996年，是世界上第一个将二氧化碳储存在地下深层盐水中的商业实例。它由挪威国家石油公司运营。该项目每年可储存100万吨二氧化碳。

德国黑泵电厂项目

这是世界上第一座能够捕获和储存二氧化碳的燃煤发电厂。它是由瑞典瀑布电力公司于2008年9月9日在德国东北部的斯普姆伯格建造的。该电厂的装机容量为30兆瓦。

华能北京高碑店碳捕集装置

2008年，中国已经对北京一家热电厂的二氧化碳捕获设备进行了改造。该示范项目由澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)、中国华能集团公司和西安热力研究院(TPRI)共同建设。该项目是华能北京高碑店热电厂的碳捕获改造。设计CO2回收率大于85%，年CO2回收能力3000吨。示范项目于2008年7月16日正式投产。

华能上海石洞口第二电厂

华能上海石洞口第二发电厂的碳捕获项目是在二期新建的两台66万千瓦超超临界机组上安装碳捕获装置。该装置总投资约1亿元，由西安热力研究院设计制造，烟气处理量为6.6万标准立方米/小时，约占单台机组额定工况烟气总量的4%。设计年运行时间8000小时，年产食品级二氧化碳10万吨。该项目于2009年12月30日投入运营。

中国电力投资公司重庆合川双淮电厂

中国电力投资公司重庆合川双淮发电厂一期将在两台30万千瓦机组上建设碳捕集装置。总投资约1235亿元。由中电投远大环境工程有限公司自主研发设计，年烟气处理能力5000万标准立方米，年产工业级二氧化碳1万吨。碳捕获项目于2010年1月20日投入运营。

中英碳捕获和储存合作项目（NZEC）

中英煤炭利用近零排放煤炭(Near Zero Effects Coal)旨在应对中国日益增长的燃煤能源产量和二氧化碳(CO2)排放。英国计划通过三个阶段实现NZEC示范目标。第一阶段是研究在中国示范发展CCS技术的可行性；第二阶段是进一步发展CCS技术；第三阶段是在2014年前建设CCS技术示范电厂。

中英煤炭利用近零排放项目(COACH)

中英煤炭利用近零排放项目(CCS China-EU内的合作行动)旨在促进中欧在碳捕获和封存(CCS)领域的合作。双方计划建设一座采用二氧化碳捕获和储存技术的燃煤发电厂。教练项目将为这一计划提供必要的技术支持。

绿色煤电计划(Greengen)

中国华能集团公司于2004年提出了绿色煤电计划。该计划的总体目标是研究、开发、示范和推广煤气化制氢、氢涡轮机联合循环发电和燃料电池发电，以及控制污染物和二氧化碳。煤基能源系统的高效处理大大提高了燃煤发电的效率，使燃煤发电可以实现污染物和二氧化碳的近零排放。2009年7月6日,天津IGCC示范绿色煤电发电厂开始建设,总投资21亿元,使用华能的自主研发的2000吨——每一天两级干燥煤粉气化炉具有自主知识产权,和第一单元将在2011年完成。

地下蓄水工程

2012年8月6日，我国首个含盐地下封存二氧化碳全过程示范工程竣工投产，在碳捕集与封存(CCS)技术领域取得突破性进展。

这项由中国最大煤炭企业神华集团实施的十万吨/年“CCS”示范项目，是中国百万吨煤炭直接液化示范项目的环保配套项目，被列为国家科技支撑计划重点科研项目。