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 CCUS 
  碳捕集 利用与存  

CCUS碳捕集 碳利用与义:                                                                                                              

CCS即      碳捕集与封存(也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等)是指将大型发电厂所产生的二氧化碳(CO2)收集起来,并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。2012年8月6日,中国首个二氧化碳封存至咸水层项目获重要突破。

CCUS即 碳捕获、利用与封存

    CCUS技术是CCS(碳捕获与封存)技术新的发展趋势,即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯,继而投入到新的生产过程中,可以循环再利用,而不是简单地封存。与CCS相比,可以将二氧化碳资源化,能产生经济效益,更具有现实操作性。    科技部21世纪议程管理中心副主任彭斯震2010年7月22日在《CCS在中国:现状、挑战和机遇》报告发布会上表示,中国的首要任务是保障发展,CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上,该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的,中国当前应当更加重视拓展二氧化碳资源性利用技术的研发。他强调:“今后会有越来越多的人用CCUS(碳捕集再利用与封存)代替CCS(碳捕集与封存)。对中国来说,我们也更青睐CCUS。”第三届中国(太原)国际能源产业博览会上,CCUS(碳捕获、利用与封存)成为热门话题。中国工程院院士、清华大学教授倪维斗在博览会上说“中国CCUS目前有很大潜力,应尽快启动”。    二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。其中合成可降解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。胜利油田电厂已启动CCUS的示范项目。

  碳捕式:                                                                                                               

     CCS技术可以分为捕集、运输以及封存三个步骤,商业化二氧化碳捕集已经运营了一段时间,技术已发展得较为成熟,而二氧化碳封存技术各国还在进行大规模的实验。

    二氧化碳捕集

     二氧化碳的捕集方式主要有三种: 燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。

燃烧前捕集   燃烧前捕集主要运用于IGCC整体煤气化联合循环)系统中,将煤高压富氧气化变成煤气,再经过水煤气变换后将产生CO2和氢气(H2),气体压力和CO2浓度都很高,将很容易对CO2进行捕集。剩下的H2可以被当作燃料使用。    该技术的捕集系统小,能耗低,在效率以及对污染物的控制方面有很大的潜力,因此受到广泛关注。然而,IGCC发电技术仍面临着投资成本太高,可靠性还有待提高等问题。富氧燃烧富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程,但通过制氧技术,将空气中大比例的氮气(N2)脱除,直接采用高浓度的氧气(O2)与抽回的部分烟气(烟道气)的混合气体来替代空气,这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体,可以直接进行处理和封存。欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高,还没找到一种廉价低耗的能动技术。燃烧后捕集燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2,如今常用的CO2分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附),此外还有膜分离法技术,正处于发展阶段,但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。从理论上说,燃烧后捕集技术适用于任何一种火力发电厂。然而,普通烟气的压力小体积大,CO2浓度低,而且含有大量的N2,因此捕集系统庞大,耗费大量的能源。
 CCUS的流程                                                                                                                                         
CCUS的标准化


早在2010年秋,美国与加拿大的几十位专家便开始了地质储存二氧化碳国际标准化的“第一步”。


    

 而后,加拿大标准协会(CSA)和二氧化碳国际性能评估中心组织具有CCUS 项目全生命周期知识和经验的专家,制定了已被加拿大标准委员会认可的Z-741标准,从而成为国际标准化组织(ISO)TC-265:二氧化碳捕集、运输和地质存储委员会的种子文档。

2012 年,ISO 成立了TC-265技术委员会,由16 个参与(或投票或“P”成员)国家、10个观察(不投票)国家和6个联络或不投票的非政府组织组成,加拿大主持工作,中国负责秘书处。该委员会的目的是开发和保护一套统一规则和标准的全球共识,恰当、可靠、有效地实施CCS项目。2013 年2 月,委员会特意成立如下五个工作小组,确定了工作范围、秘书处或“召集人”。捕捉领域工作小组由日本领导,工作范围主要包括富氧燃烧后、富氧燃烧前和富氧燃烧捕获流程,工业处理、分离、净化、脱水、压缩和泵送、液化、安装、运营、维护,CO流的质量、绩效评估(捕获率、能耗、排放、可靠性和安全性),监测、管理系统、电厂改造。交通工作小组由德国领导,将集中在现有的ISO/TC-67标准未覆盖的管道、船舶、公路、铁路及健康、安全与环境(HSE)方面具体的运输和监控。存储工作小组已分为加拿大主导在岸存储、日本主导离岸存储。工作范围集中在枯竭油气藏与盐碱含水层的存储、场地选择、风险评估、风险管理、井口建设、避免存储泄漏与补救及存储监控等。量化和验证工作小组由中国领导、法国支持,工作领域包括项目边界、工程渗漏、量化过程、CO量化监测与报告、第三方验证及生命周期分析等。跨领域工作小组由法国主导、中国支持。工作范围包括专业术语、系统集成(全价值链)、全面风险管理、利益相关者的关系与咨询、公众参与、报告以及不同来源气体流的混合。
传统用煤产业CCUS的收集利用过程