山西省实施CO_2捕集与封存技术前景展望

针对山西省资源禀赋、地理特征、能源消费结构和污染状况,结合CO2捕集与封存技术(CCS)发展现状,分析了山西省CO2排放源及封存区状况,指出在山西省实施CO2捕集与封存技术潜力巨大,应用前景广阔,对于碳减排和应对气候变化具有重要意义,提出通过政策及法律法规建设、资金及人才储备、合作机制建设、示范项目建设等来进一步推动山西实施CO2捕集与封存技术。

CO2捕集、运输、驱油与封存全流程随机优化

CO2捕集、运输、驱油与封存(CCUS)是一种缓解温室气体排放的有效手段。在工程实际问题中,由于温度、压力、碳价、电价等随机变量的存在,给CCUS全流程建模与优化带来了很大的困难。为了解决此问题,本文建立了CCUS全流程的工程-经济模型,并以烟气入口流量、管道入口压力、管道直径、泵站数量、注入井入口压力等作为决策变量,质量约束、排放约束、运输约束、存储约束等为约束条件,以CCUS全流程成本为目标函数,提出了一种随机优化期望值模型。并采用基于随机模拟的遗传算法对期望值模型进行求解,通过参数的合理优化配置,提出的优化方法解决了CCUS全流程随机优化问题。研究结果表明,该优化方法能够有效地降低CCUS全流程的成本,为此技术的发展提供了一种参考方案。

我国生物质能-碳捕集与封存技术应用潜力分析

生物质能-碳捕集与封存(BECCS)技术有望通过实现负排放,使全球温室气体稳定在较低甚至近零排放水平。为了评估BECCS在我国的应用及减排潜力,本文梳理了BECCS技术的发展现状,系统阐述了生物质资源量、技术成熟度、经济性和政府政策等因素对BECCS技术部署的影响,评估了基于农林废弃物燃烧发电、燃煤耦合生物质发电和生物天然气的BECCS技术减排潜力,对未来相关研究提供借鉴和参考。最后以黑龙江地区典型秸秆燃烧生物质燃料发电厂的BECCS技术应用为例,使用全生命周期的方法评估了该技术应用的减排潜力和环境影响,结果表明,BECCS技术可实现1.55~1.58 kg/(kW·h)的负碳排放,其减排潜力受生物质运输方式影响较大。综上,火力发电部门BECCS技术,尤其是生物质混燃发电可作为我国BECCS发展的早期机会。

数值模拟在CO_2地质封存示范项目中的应用

CO2深部咸水层地质封存被认为是减缓温室效应的一种有效的工程技术手段。针对神华鄂尔多斯105t/a CO2捕集与封存(CCS)示范项目,用数值模拟方法对CO2在地层中的运移过程进行了详细地刻画,分析了CO2的流动迁移、地层压力积聚过程及地层封存潜力。数值模型不但可以为工程的顺利进行提供技术支撑,而且可以节省人力财力。首先,根据实际监测数据对模拟参数进行校准,得到了合适的压力拟合曲线,确定了主要的水文地质参数。然后,对为期3 a的CO2续注工程进行预测,详细分析了CO2的晕扩散、溶解情况、地层压力变化情况、储层封存潜力等。得到如下结论:CO2在3 a内的最大迁移距离约为350 m;水裂可以有效提高CO2的注入性;隔离层能有效防止CO2逃逸。研究表明,尽管鄂尔多斯盆地属于低渗咸水层仍然能够有效安全地封存CO2。

富钙溶液中萃取与反应耦合强化CO_2矿化过程

提出一种溶剂萃取与Ca2+碳酸化的耦合反应过程,以三丁胺为萃取剂将HCl从水相萃取到有机相,在固定CO2的同时实现Ca Cl2的碳酸化,副产碳酸钙与氯化铵。实验结果显示,超过98%的Ca2+在1400s内沉淀为碳酸钙,反应后有机相迅速与水相实现分层,并通过与氨水反应再生,三丁胺回收率约为98%。采用粒径分布与显微镜观察证明了Ca2+沉淀过程发生在油包水结构中。以15%浓度的CO2作为碳源,反应时间为2700 s时,Ca2+沉淀率达到98.31%,显示该工艺将高成本的CO2捕集过程和封存过程集成,可处理低浓度烟气中的CO2。过程无须CO2捕集费用以及热量输入,同时副产碳酸钙和氯化铵产品,有望缓解常规CO2捕集封存技术高成本的难题。

CO_2在能源开发中的应用进展

综述了国内外石油行业将CO_2在驱油、采气、压裂、钻井等方面的应用。大量实验研究和现场试验表明,应用CO_2开发技术能够真实有效地提高油(气)采收率、改善油藏环境、提高钻井质量。此外,CO_2在置换水合物、驱水和抽取地热等方面也扮演着较为重要的角色。在开发能源的同时,联合CO_2捕集与封存技术(CCS)还可对CO_2进行地质封存,从而减缓全球变暖趋势。

火电厂CO_2 CCS技术分析

介绍了火电厂CO2排放特点,将CO2减排技术分为捕集与封存两个部分进行讨论,提出了火电厂CO2捕集的4种主要技术路线;比较分析了几种主要捕集方法的技术特点和火力发电适用性,CO2应用于我国火电厂需解决的问题;综述了CO2的封存技术和综合利用。

CO_2捕集与封存研究进展及其在我国的发展前景

碳捕集与封存(CCS)技术已被广泛地认为是一种潜力巨大、可供选择的CO2减排手段。据预测,其减排贡献将从2020年占总减排量的3%上升至2030年的10%,并在2050年将达到20%左右,成为CO2减排份额最大的单项技术。本文介绍了CCS的主要技术环节(捕集、运输、封存)、封存地类型和目前国际上开展的主要CCS示范项目及发展趋势。同时特别探讨了海底封存CO2的可行性、封存潜力以及我国在海底封存CO2方面的研究进展和发展前景。

碳减排技术发展现状

阐述了节能、碳捕集、清洁能源替代3种较为普遍的碳减排技术发展现状,并分别选取一种代表性技术进行了减排性能和经济性能对比分析。结果表明:采用二次再热和700℃参数的新一代燃煤机组可通过提高效率减少能源消耗,降低CO_2排放,但投资巨大;基于化学吸收法的后脱碳技术能够实现燃煤电厂的CO_2大量减排,但会导致机组效率下降6~9百分点;不采用任何碳减排措施的天然气联合循环(NGCC)电厂碳排放量仅为燃煤电厂的45%左右,且其发电成本和碳减排成本在这3种技术中最低,在天然气价格增长幅度小于20%的范围内,NGCC电厂仍可呈现出良好的经济性能,可在近中期承担大量CO_2减排任务。

CCS技术公众认知度及其影响因素的调查分析

CCS技术是应对全球气候变化的有效技术途径之一,公众的认知程度对CCS技术的推广应用具有重要意义。通过问卷调查了解我国公众对CCS技术的态度,分析影响公众对CCS技术态度的主要因素。从调查结果来看,CCS的公众认知度还很低,影响公众对CCS支持程度的主要因素有3个:CCS技术的风险、公众对气候问题的认识、CCS技术的效果,而增加公众对CCS的了解可以明显提高CCS技术的支持度。

神华CCS项目大气监测系统及监测分析

为缓解目前CO2浓度升高导致的温室效应等环境问题,神华集团于2011年开启了每年10万吨的CCS(CO2的捕集与封存)项目,为防止封存的CO2逃逸到大气中,对封存区地表大气CO2浓度和CO2通量主要采取涡度相关系统进行监测。介绍了涡度相关技术的基础理论,分析了该技术应用在CCS项目中的初期监测结果,并对目前导致封存区地表CO2通量异常的原因进行了预测和分析。结果表明:导致封存区CO2通量异常的主要原因是CO2封存区缓冲罐的自然排放,并根据初步分析对后续的监测提出了合理的建议。

高炉渣CO2矿化利用技术的生命周期碳排放与成本评价

高炉渣CO2矿化利用技术,在减排CO2的同时,可以实现固体废物的资源化,达到"以废治废"的目的,是具备环境与经济双重效益的CO2捕集利用与封存(carbon dioxide capture,utilization and storage,CCUS)路线。本研究运用生命周期评价的方法,以消耗1 t高炉渣为研究单元,对不同CO2捕集方式(燃烧后捕集系统和富氧燃烧捕集系统)与两种新型高炉渣CO2矿化工艺进行组合,模拟出4种CCUS运行方案。对4种方案从CO2捕集、运输、封存到产品生产的碳排放和成本进行了系统核算。结果表明:仅燃烧后系统矿化联产富铝产品、富氧燃烧系统矿化联产铵明矾、富氧燃烧系统矿化联产富铝产品3种方案能达到CO2封存要求,碳封存效率分别为29%、32.7%、76.2%;这3种方案的生命周期运行成本分别为544、1384、530元。其中,富氧燃烧系统矿化联产铵明矾方案,不仅可以封存大量的CO2,而且预期利润最大,约297元,工业化应用前景广阔。