CCS二氧化碳捕集与封存课件

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,浅谈CCS技术,（碳捕集与封存）,（CARBEN CHAPTURE & STORAGE）,李丽娇,主要内容,全球与中国环境背景,CCS的主要技术环节,捕集方法,运输能力,封存技术,CCS的全球性应用,CCS普及面临问题,全球环境背景,全球气候变化，温室效应严重，冰川加速融化、生物环境恶化以及极端天气频繁等一系列问题，促使人们开发各种技术以减少,排放。,中、美、印二氧化碳排放总量,单位：百万吨,资料来源：BP，Statistical Review of World Energy2011,中国能源背景,中国在能源与环境领域面临三个基本事实：,（1）能源消费将长期,以煤为主,；,（2）石油供应日趋紧张；,（3）,二氧化碳排放总量,已居全球第,一,，并仍将持续增长。,在应对全球气候变化的背景下，如何利用好储量相对比较丰富但却高碳的煤炭资源？,CO,2,捕集,与,封存,技术(,Carbon Capture,and,Storage,，,CCS,)被广泛认为是目前唯一能够大规模减少由于,化石能源,利用而导致的CO,2,排放的前沿技术。是在,不降低,当前化石燃料使用量的情况下,减少,排入大气 CO,2,气体量的手段，是世界各国普遍关注的,减缓温室气体,排放的,重要技术之一,。,根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的,定义,，CCS是指CO,2,从工业或与能源相关的排放源中,分离,出来，,输送,到一个合适的地点，进而,埋存,到地下并长期与大气隔绝的过程,。,CCS技术主要环节-捕集,CO,2,捕集,是指为得到,较高纯度,的 CO,2,以便于运输和储存，将 CO,2,从工业尾气中,分离,出来并进行,压缩,的过程。,主要对象,：,大型发电厂,钢铁厂,水泥厂,炼油厂,、,合成氨厂等,CO,2,的集中排放源,。,捕集方式,燃烧前,捕集,( Pre-combustion) 、,富氧燃烧,( Oxy-fuel combustion),燃烧后,捕集( Post-combustion) 。,CO,2,的运输,将CO,2,压缩成液态，,通过,管道,或,汽车、火车、轮船,等运输工具运,至存储地,，是连接 CO,2,排放源和封存地的纽带，在 CCS 三大环节中，CO,2,运输,技术较为成熟,。,一般说来，,管道,是最,经济,的运输方式，是距CO,2,排放源,1 000 km 距离内大量输送 CO,2,的首选途径。,对于每年几百万吨以下的 CO,2,输送或是更远距离的海外,运输，使用,轮船,可能在,经济,上更有吸引力。,CCS技术主要环节-运输,CO,2,封存,是指将捕集的 CO,2,以,超临界状态( 气态及液态的混合体),安全,注入并封存,在,深层地质结构,中,。,封存地类型,海洋,陆地,（,衰竭油气,层,和煤层,沉积盆地的,咸水层,）,CO,2,的安全封存,安全性,经济,可行性,CCS技术主要环节-封存,碳捕集方法,(1),燃烧前捕集：,在燃料煤燃烧前，先将其气化，得到CO和H,2,，再将CO转化为CO,2,。然后通过分离得到CO,2,。,(2),富氧燃烧捕集：,利用空分系统将CO,2,从空气中分离出来。得到高浓度的O,2,，使燃料煤充分燃烧，然后得到较充足的CO,2,。,(3),燃烧后捕集：,将燃料煤燃烧后产生的烟气分离，得到CO,2,。,燃烧前捕获(IGCC),燃烧前捕集技术主要应用于整体煤气化联合循环系统(,IGCC,) 上。IGCC 电厂以,纯氧为氧化剂,，原料煤被,气化,为,CO 和 H,2,O,。,煤气化产物在,催化剂,作用下经水煤气反应转化成,CO,2,和 H,2,的混和气,。,混和气中的CO,2,浓度较高(,35%45%,),可在,燃烧前除掉CO,2,，从而转化成,不含碳,的燃料。,其,优势,在于处理的,烟气量少,，CO,2,浓度较高,，有利于降低运行费用。,中国有,5个示范项目,：,华能天津,200MW IGCC,电站示范工程,中科院连云港,IGCC,示范工程,华电杭州,200MWIGCC(,水煤浆四喷嘴气化,),电站示范项目,广东东莞天明电厂,120MW IGCC,改造项目,太阳洲,4,200MW IGCC,新建项目，,富氧燃烧,利用,空分,系统获得,富氧或纯氧,，与燃料共同进入专门的,纯氧燃烧炉,进行燃烧，由CO,2,烟气循环流,控制燃烧温度,。富氧燃烧产生的烟气主要是,水和CO2,采用,水分离,技术在后端很容易,捕获CO2,。,优点,是：提高燃气流CO,2,浓度，分离容易，有利于捕获。,缺点,是：增加,成本,与,能耗,（专门材料的纯氧燃烧设备和空分装置分离氧气）,燃烧后捕获（PCC：燃烧后脱碳技术）,吸收/再生法,吸附法,（,范德华力,）,膜分离,（,渗透性,）,物理法（,溶解度,原理：环丁砜法、聚乙二醇二甲醚法和低温甲醇法,化学法（酸碱,反应,原理：醇胺法、热钾碱法和氨水喷淋法）,变,温,吸附,变,压,吸附,变,电,吸附,无机,膜,聚合物,膜,混合,膜,碳运输能力,前提都是要将气态的CO2在8 MPa以上的压力下进行压缩液化，从而提高 CO2的密度，降低运输成本。,管道运输,运输方向固定，更加适合地质封存，对管道的结构设计以及防腐保温要求也很高,船舶运输,方向就相对灵活些，适合海底封存，但目前大规模的 CO2运输船还未投入运营,技术相对较为成熟,碳封存技术,地质封存,海洋封存,矿石碳化及工业利用,石油和天然气储层封存（强化采油技术,EOR,、强压气体回收,EGR,）,不可开采煤层封存（强化煤田甲烷回收,ECBM,）,深部,咸水层,封存（,深部,800m,含咸水的岩层,，,上覆不渗透的页岩盖层,）,浅海,(200-300,m,)溶解封存,深海(,500m)笼形包合物封存,深海(,3000m)笼形水合物封存,生成,碳酸盐,，含碳化合物填料形式、,灭火,、,制冷,、,碳酸饮料,、金属保护焊接、烟丝膨化处理、合成有机物,自然溶解,管道，轮船,液态CO,2,封存地,高压,海洋中,碳循环,地 表,800m,下，温 度,31.1,，压力,7.38MPa,，,CO,就处于超临界状态。密度约为水的,50%80%,，储存 空间缩小，,CO,2,具有较好的流动性、扩散性和溶解能力,，,具有超临界流体的特点,。,将,封存与提高原油、天然气或煤层气采收率结合起来分别称为,碳封存技术,CO,2,地质封存,主要,方式,CCS的全球化应用,按照澳大利亚,全球CCS研究所,的统计，目前世界上运行、在建和计划中的CCS项目有,270,个左右，其中,70,个达到每年封存超过,1 000 kt,二氧化碳的商业级规模。但是真正商业化项目不超过,10个,，并且主要集中在油气生产领域，因为油气领域的CCS项目可将捕集到的二氧化碳用于提高油气采收率，从而更具,经济性,。,国内外开展的主要CO,2,封存项目,把CO2注入油田或气田用以驱油或驱气可以提高采收率（使用EOR技术可提高30%60%的石油产量）；注入无法开采的煤矿可以把煤层中的煤层气驱出来，即所谓的提高煤层气采收率（Enhanced Coal Bed Methane Recovery，ECBM）。,世界主要的,CCS,项目,（包括在建和计划）,其中比较成功的为美国,大平原,合成燃料厂,2 000 kt/a,二氧化碳封存项目（用于加拿大韦本油田强化采油）和,挪威北海天然气,中二氧化碳封存于海底,盐水层,项目。,我国大型能源企业开展,CCS,的项目,中国对于CCS技术的,了解和关注,程度非常高，目前已经拥有了具有,自主知识产权,的二氧化碳捕集技术。,中石化南化公司,研究院开发了,低分压（烟道气等）,二氧化碳捕集技术，截至2009年末，国内采用该技术进行二氧化碳捕集利用的工业企业已有,20多家,，年捕集高纯度二氧化碳,10010,4,多吨,。,大连理工大学,的,低温甲醇洗技术,可用于燃烧,前,的二氧化碳捕集，目前已经在30多套化肥装置上得到应用，未来可用于CCS项目。,工业化方面，我国通过,973计划,支持,中国石油,和,北京大学,进行CCS的工业试验，将长春气田天然气中22%的二氧化碳分离到3%以下，捕集的二氧化碳埋藏到大情,宇,油田，实施强化采油，首次完成从捕集到封存的工业化试验。2008年6月到2009年下半年，该项目已经注入了10 kt 二氧化碳。,华能集团在北京,高碑店,和,上海,石,洞口,电厂分别开展了3 000 t/a 和100 kt/a 规模的燃烧后捕集的工业化示范。,高碑店,电厂CCS项目由,华能,与,澳大利亚,合作开展，于2008年开始运行。项目采用中国石化南化研究院低分压二氧化碳捕集技术进行燃烧后吸收，二氧化碳纯度可达,99.5%,，目前捕集的二氧化碳出售给,食品工,业，并,未实施封存,。,石洞口,电厂为规模更大的同类示范装置，2010年开始运行，捕集的二氧化碳也,未实施封存,。,中国,石化中原油田,15 kt/a CCS项目用于,强化采油,，约3.4 t 二氧化碳可采油1 t。该项目到2009年底已通过二氧化碳,增产石油2 800多吨,。胜利油田30 kt/a 驱油项目将于2011年建成投产，预计每年可增产石油近10 kt。,综上,所述，我国CCS的工业示范，主要集中在,发电厂,。发电厂二氧化碳捕集主要采用,燃烧后,捕集方式，溶剂为,胺液型,化学溶剂。我国的,燃烧前,捕集技术主要用于,煤化工的合成气,变换后脱碳，溶剂为物理溶剂，并未应用到CCS项目。,未来天津的绿色煤电项目有可能将燃烧前脱碳技术应用于CCS项目。,我国,富氧燃烧,还没有进入工业化试验。,在封存方面，我国的CCS项目还没有大规模封存的经验，未来的神华,煤制油,项目中，CCS部分将实现大规模二氧化碳封存于,盐水层,。,另外，在二氧化碳,强化采油,领域的探索也取得了积极的进展。,主要存在,的,问题,(1)捕获与提纯技术有待继续改进。,(2),管道,防腐防垢,存在,问题,。,(3)CO,2,封存地点的选择,问题,。,(4)安全（泄露）隐患问题。,(5)生态环境污染，人类健康问题。,(6)目前成本较高，需要政府支持。,谢谢！,THANK YOU!,