Mae hinsawdd y Ddaear yn cael newid sylweddol a nodweddir gan gynhesu byd -eang, a fydd yn cael effaith bwysig ar yr ecosystem fyd -eang a datblygu cymdeithasol ac economaidd. Mae astudiaethau wedi dangos bod hyn yn bennaf oherwydd effaith gynhesu nwyon tŷ gwydr fel CO2 a allyrrir gan fodau dynol sy'n defnyddio tanwydd ffosil. Yn ystod y degawdau diwethaf, mae allyriadau CO2 wedi bod yn cynyddu gyda datblygiad economaidd. Yn 2006, cyrhaeddodd allyriadau CO2 y byd 28 biliwn o dunelli, yr oedd Tsieina yn cyfrif am 20.2%ohonynt. Tanwydd ffosil fel glo, olew a nwy naturiol yw prif ffynonellau allyriadau CO2, ac mae glo yn allyrru'r mwyaf CO2. Mae glo yn ffynhonnell ynni gymharol "fudr". Mae glo gyda'r un gwerth calorig yn allyrru llawer mwy o CO2 nag olew a nwy naturiol, a dyma ffynhonnell bwysicaf allyriadau CO2. Yn 2006, dim ond 26% o brif ddefnydd ynni'r byd oedd y glo, ond roedd ei allyriadau CO2 yn cyfrif am 41.7%. Mae'r broblem hon yn arbennig o amlwg yn fy ngwlad: yn 2007, defnydd glo fy ngwlad oedd 2.59 biliwn o dunelli, gan gyfrif am 69.5% o brif ddefnydd ynni fy ngwlad a mwy nag 80% o allyriadau CO2 fy ngwlad. O hyn, defnyddiwyd 1.31 biliwn o dunelli ar gyfer cynhyrchu pŵer. Yn 2008, roedd cynhyrchu pŵer thermol yn cyfrif am 80% o gyfanswm cynhyrchu pŵer fy ngwlad, ac roedd y mwyafrif ohonynt yn dod o weithfeydd pŵer glo. Oherwydd ei bris isel, cronfeydd wrth gefn toreithiog, a mynediad hawdd, bydd glo yn parhau i fod yn brif ffynhonnell ynni fy ngwlad am amser hir i ddod.
Ar hyn o bryd, mae yna ffyrdd canlynol yn bennaf i reoli allyriadau CO2: gwella effeithlonrwydd ynni, defnyddio ynni adnewyddadwy fel ynni gwynt, ynni solar, ynni biomas, ac ynni niwclear, a defnyddio technoleg dal CO2 ar gyfer llosgi tanwydd ffosil.
Yn y dyfodol agos, bydd tanwydd ffosil yn parhau i fod yn brif ffynhonnell ynni, sy'n ei gwneud yn ofynnol i ni fabwysiadu technoleg dal a storio CO2 (CCS) i leihau allyriadau CO2. Planhigion pŵer thermol yw ffynhonnell bwysicaf allyriadau CO2, ac mae eu hallyriadau CO2 yn fwy na 40% o'r cyfanswm. Oherwydd eu hallyriadau canolog a'u rheolaeth hawdd, maent wedi dod yn brif wrthrychau cymhwysiad technoleg dal a storio CO2.
Mae dal a storio CO2 yn cyfeirio at gasglu CO2 a allyrrir gan weithfeydd pŵer ac yna ei gludo i leoliad storio CO2 trwy biblinell. Mae'r erthygl hon yn canolbwyntio'n bennaf ar dechnoleg dal CO2. Ar hyn o bryd mae tri phrif fath o dechnolegau dal CO2:
Technoleg dal ôl-losgi
Technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen
Technoleg dal cyn-losgi
Geiriau allweddol: dal CO2; gwaith pŵer thermol; hylosgi wedi'i gyfoethogi ocsigen; dal nwy ffliw; cipio cyn-losgi
Technoleg dal ôl-losgi
Defnyddir technoleg dal ôl-losgi i ddal carbon mewn nwy ffliw ar ôl hylosgi. Mae'n defnyddio monoethanolamine (MEA) neu atebion eraill i amsugno CO yn uniongyrchol mewn nwy ffliw i'w ddal. Mae toddiant MEA yn doddydd cemegol organig sydd wedi'i ddefnyddio i gael gwared ar amhureddau nwy asidig mewn nwy naturiol, fel CO2, H2S, ac ati. Mwy na 60 mlynedd. Mae ei amsugno CO2 yn perthyn i arsugniad cemegol, a all ryddhau CO2 dan wres. Gall defnyddio'r dull hwn i ddal CO2 mewn nwy ffliw gael gwared ar 75%~ 90%o CO2 mewn nwy ffliw a chael CO2 gyda phurdeb o 99%.
Er mwyn dal CO2 mewn nwy ffliw, mae angen ychwanegu twr amsugno a thŵr adfywio at yr offer i amsugno a rhyddhau CO2. Yn ogystal, mae angen addasu'r system stêm i echdynnu stêm i gynhesu'r toddiant a rhyddhau CO2. Oherwydd y pwysau nwy ffliw isel (yn gyffredinol yn agos at bwysedd atmosfferig), crynodiad CO2 isel (10%~ 15%), a llif nwy enfawr, mae'r system ddal yn fawr ac yn defnyddio llawer o egni. Mae prif golled ynni technoleg dal ôl-losgi yn gorwedd wrth adfywio'r datrysiad MEA. Amcangyfrifir, ar gyfer unedau sydd newydd eu hadeiladu â chipio CO2, y bydd yr effeithlonrwydd yn gostwng tua 20% ~ 30% o'i gymharu ag unedau sydd â'r un paramedrau, ac mae'r egni a ddefnyddir gan adfywio datrysiad MEA yn cyfrif am fwy na hanner cyfanswm y cyfanswm ynni a ddefnyddir. Mae'r egni sy'n ofynnol ar gyfer adfywio fel arfer yn dod o echdynnu stêm pwysedd isel y tyrbin. Mae Alstom wedi astudio addasiad dal CO2 uned yn yr Unol Daleithiau, gan ddangos bod 79% o'r stêm ar ôl y silindr pwysedd canolig yn cael ei ddefnyddio ar gyfer adfywio'r toddiant MEA. Oherwydd bod echdynnu stêm yn atal yr uned rhag gweithredu o dan yr amodau gorau posibl, bydd yr effeithlonrwydd yn parhau i ddirywio.
Yn ogystal, bydd nwyon asidig fel SO2 a NO2 mewn nwy ffliw yn ymateb gyda hydoddiant MEA i gynhyrchu halwynau gwres-sefydlog, gan arwain at golli toddiant MEA. Felly, mae angen rheoli cynnwys nwyon asidig mewn nwy ffliw tua 10x10 ". Mae hyn yn gofyn am addasu'r system desulfurization i wella effeithlonrwydd desulfurization. O ran NAX, ers naXMewn ffliw mae nwy yn bennaf, a dim ond tua 5%y mae NO2 yn cyfrif, gall system AAD cyffredin ddiwallu'r anghenion.
Technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen
Mae technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen yn defnyddio technoleg cynhyrchu ocsigen i basio ocsigen pur a rhan o'r nwy ffliw wedi'i ailgylchu i'r boeler i'w hylosgi, fel bod y crynodiad CO2 yn y nwy ffliw yn cyrraedd mwy na 95%, y gellir ei gywasgu a'i buro'n uniongyrchol.
Mae'r offer ar gyfer dal CO2 gan ddefnyddio technoleg hylosgi wedi'i gyfoethogi ocsigen yn bennaf yn cynnwys dyfeisiau gwahanu aer, dyfeisiau ail-gylchredeg nwy ffliw, a dyfeisiau cywasgu a phuro CO2. Mae prif golled egni technoleg hylosgi wedi'i gyfoethogi ocsigen yn gorwedd wrth wahanu aer i gynhyrchu ocsigen. Mae'r dechnoleg oeri a gwahanu aer a ddefnyddir yn gyffredin ar hyn o bryd yn defnyddio llawer o egni, ac mae'r trydan gofynnol yn cyfrif am oddeutu 18% o gyfanswm y genhedlaeth pŵer. Ar yr un pryd, oherwydd y gostyngiad yn llif nwy ffliw a'r gostyngiad mewn colli gwres gwacáu, gellir cynyddu effeithlonrwydd y boeler tua 3%. At ei gilydd, bydd effeithlonrwydd yr orsaf bŵer gyfan yn gostwng 20%~ 30%. Mae technolegau cynhyrchu ocsigen cost isel newydd yn cael eu hastudio ar hyn o bryd, megis technoleg pilen cludo ocsigen ac ïon (OTM). Unwaith y bydd datblygiad arloesol yn cael ei wneud, gellir lleihau cost technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen yn fawr.
Oherwydd cylchrediad parhaus nwy ffliw, mae'r crynodiad SO2 yn y nwy ffliw 2 ~ 3 gwaith o hylosgi aer. Os yw cynnwys sylffwr glo yn uchel, dylid tynnu'r nwy ffliw ar ôl y system desulfurization i atal cyrydiad offer. Os nad yw'n uchel, gellir canslo'r offer desulfurization. NaXBydd allyriadau yn cael eu lleihau'n fawr o dan y rhagosodiad o fabwysiadu technoleg hylosgi NOx isel. Ar y naill law, mae hyn oherwydd bod diffyg N2 yn y nwy ffliw, a dim thermol naXyn cael ei gynhyrchu. Ar y llaw arall, gellir lleihau NOx ymhellach yn ystod y cylchrediad. Ar ôl i CO2 gael ei gywasgu a'i hylifo, nwyon na ellir eu condensio, gan gynnwys gormod o ocsigen yn gollwng i mewn i'r boeler aer, SO2, naX, ac ati, yn cael ei wahanu; Gellir trin y llygryddion yn unol â gofynion diogelu'r amgylchedd lleol.
Defnyddir technoleg dal cyn-losgi yn bennaf ar y cyd â thechnoleg IGCC. Mae IGCC (cylch cyfun nwyeiddio integredig) yn dechnoleg uwch sy'n cyfuno technoleg nwyeiddio glo â chylch cyfun. Mae angen i'r system IGCC ychwanegu adweithydd shifft, gwahanu CO2, a dyfais puro cywasgu ar gyfer dal CO2. Mae glo yn cael ei drawsnewid yn nwy synthesis, sy'n cynnwys CO a H2 yn bennaf, o dan dymheredd uchel, gwasgedd uchel, ac amgylchedd llawn ocsigen yn y nwyeiddydd: yn yr adweithydd shifft, anwedd CO a dŵr yn y nwy synthesis yn cynhyrchu CO a hydrogen o dan weithred catalydd. Oherwydd bod y pwysedd nwy yn uchel ar yr adeg hon, mae crynodiad CO hefyd yn uchel, a gellir defnyddio'r dull ether dimethyl glycol polyethylen (Selexol) i amsugno CO. Mae'r dull hwn yn ddull amsugno corfforol. Trwy leihau pwysau'r toddiant, gellir rhyddhau CO2, a gellir adfywio'r toddiant. Mae ei ddefnydd o ynni yn llawer llai nag un y dull MEA. Ar yr un pryd, oherwydd y pwysau nwy uchel, mae defnydd ynni'r broses gywasgu CO2 ddilynol hefyd yn cael ei leihau. Mae rhai ysgolheigion wedi dadansoddi'r system IGCC 500 MW ac yn credu, ar ôl gosod system dal CO2, y bydd effeithlonrwydd IGCC yn gostwng o 38.4% (HHV) i 31.2% (HHV). Yn eu plith, yr adweithydd trosi a chywasgiad CO2 sy'n cael yr effaith fwyaf, sy'n lleihau effeithlonrwydd 4.2% a 2.1%, yn y drefn honno. Mae cost tynnu CO2 trwy'r dull hwn tua 20 $/t.
Rhagolygon Technegol
Technoleg dal ôl-losgi yw'r dechnoleg fwyaf aeddfed ac fe'i defnyddir. Dyfais Dal CO2 Gwaith Pŵer Glo Glo Gwlad fy Ngwlad - Gwaith Pwer Thermol Huaneng Beijing 3000 ~ 5000T y flwyddyn Mae dyfais arddangos CO2 CO2 yn defnyddio'r dechnoleg hon. Ar hyn o bryd mae technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen yn fan cychwyn ymchwil, ond nid yw'r dechnoleg yn aeddfed iawn ac yn bennaf mae'n parhau i fod yn y cam labordy a pheilot. Prosiect hylosgi mwyaf cyfoethog ocsigen y byd yw'r prosiect Vattenfall 30 MW a adeiladwyd yn yr Almaen ym mis Medi 2008, sy'n defnyddio technoleg Alstom. Yn ogystal, bydd Black Hills, ynghyd â Gwely a Brecwast, Air Liquide, a chwmnïau eraill, yn adeiladu gwaith pŵer hylosgi 100MW wedi'i gyfoethogi ocsigen yn Wyoming, UDA. Disgwylir i'r prosiect gael ei gwblhau yn 2015. Gellir defnyddio technoleg dal ôl-losgi a thechnoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen i drawsnewid gweithfeydd pŵer presennol. Mae cost technoleg hylosgi wedi'i chyfoethogi ocsigen yn gymharol isel, ond os mai dim ond rhan o'r CO2 sy'n cael ei chipio, mae technoleg dal ôl-losgi yn fwy addas. IGCC yw'r dechnoleg glanaf glo yn y byd, ond mae ei thechnoleg cost uchel ac anaeddfed yn cyfyngu ar ei chymhwysiad. Fodd bynnag, ar ôl gosod cipio CO2, ei gynnydd mewn costau yw'r lleiaf, a chost tynnu CO2 hefyd yw'r isaf. Gyda datblygiad technoleg, bydd IGCC yn cael ei ddefnyddio'n helaeth yn y dyfodol. Yr anfantais yw mai dim ond ar gyfer gweithfeydd pŵer newydd y gellir defnyddio'r dechnoleg hon, ac na ellir ei defnyddio ar gyfer trawsnewid technegol y gweithfeydd pŵer presennol.
Ni waeth pa dechnoleg sy'n cael ei defnyddio, mae rhai gofynion ar gyfer y wefan. Felly, rhaid i'r gwaith pŵer sydd newydd ei ddylunio ystyried dal CO2, meddwl pa dechnoleg i'w defnyddio ymlaen llaw, cadw lle ar gyfer offer tynnu CO2, a dod o hyd i leoliad storio addas gerllaw.
Hyrwyddo technoleg dal CO2
Er bod technoleg dal CO2 wedi dod yn fan problemus ymchwil, nid yw wedi cael ei hyrwyddo ledled y byd eto. Mae hyn yn bennaf oherwydd y ffactorau canlynol:
(1) Ystyriaethau Economaidd: Ar ôl cipio CO2, bydd effeithlonrwydd yr holl orsaf bŵer yn gostwng 20%~ 30%, a bydd cost cynhyrchu pŵer yn cynyddu'n sylweddol. Nid oes gan gwmnïau sydd eisoes wedi gwneud elw unrhyw gymhelliant i ddal CO2.
(2) Dylanwad Polisïau Cenedlaethol: Rhaid i Bolisïau Cenedlaethol yrru Capio CO2. Gall y llywodraeth ystyried mabwysiadu ffurflenni fel gosod treth allyriadau CO2 i hyrwyddo cymhwysiad technoleg dal a storio CO2.
(3) Dylanwad polisïau cenedlaethol: Rhaid i ddal CO2 gael ei yrru gan bolisïau cenedlaethol. Gall y llywodraeth ystyried mabwysiadu ffurflenni fel gosod treth allyriadau CO2 i hyrwyddo cymhwysiad technoleg dal a storio CO2.
(4) Ymwybyddiaeth y cyhoedd: Ar ôl mabwysiadu technoleg dal CO2, mae'n anochel y bydd prisiau trydan yn codi'n sydyn. P'un a yw'n codi prisiau trydan neu'n codi trethi carbon, mae angen iddo gael ei gydnabod a'i gefnogi gan y cyhoedd.
Mae adeiladu gweithfeydd pŵer arddangos yn fesur effeithiol i hyrwyddo hyrwyddo technoleg dal CO2. Mae'r UE wedi bwriadu adeiladu 12 o weithfeydd pŵer arddangos CO2 ar raddfa fawr erbyn 2012 i baratoi ar gyfer hyrwyddo ar raddfa fawr ledled y byd yn 2020.
Nghasgliad
Cyflwynir tri math o dechnolegau dal CO2 ar gyfer gweithfeydd pŵer glo, cymharir manteision, anfanteision a chostau amrywiol dechnolegau, a dadansoddir hyrwyddo technoleg dal CO2. Cost gormodol yw'r prif ffactor o hyd sy'n cyfyngu ar ddatblygiad technoleg dal CO2. Dylid gwneud ystyriaethau cynhwysfawr a dylid cynllunio systemau integredig yn rhesymol i leihau costau. Er enghraifft, gellir defnyddio'r CO2 a gynhyrchir i gynyddu cyfradd adfer olew meysydd olew. Mewn technoleg wedi'i chyfoethogi ocsigen, gellir defnyddio egni oer nwy naturiol hylifedig wedi'i fewnforio ar gyfer gwahanu aer i leihau cost cynhyrchu ocsigen.
