碳捕集与封存技术的研究进展

环境污染与防治 网络版 第3期 2010年3月

CO

2捕捉及封存技术研究进展*

钟栋梁1 刘道平2 邬志敏2

（1.重庆大学动力工程学院，重庆 400030；2.上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093）

摘要 重点讨论了CO

2捕捉与封存技术，包括针对火力发电厂的后燃烧处理、预燃烧处理和加氧燃

烧处理技术，以及针对CO

2固定的植树造林、海洋施肥、光合作用、矿物碳化和气体水合物等技术，期

望为CO

2捕捉与封存技术的研发提供重要参考。

关键词 CO

2 大气环境 煤 烟气 捕捉

Progress in the development of carbon dioxide capture and sequestration technologies Zhong

Dongliang1，Liu Daoping2，Wu Zhimin2.(1.School of Power Engineering，Chongqing University，Chongqing

400030；2.School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，

Shanghai 200093)

Abstract：The huge amount of CO

2 emitted into the atmosphere has been threatening the earth

environment seriously. This paper emphatically discussed the technologies of CO

2 capture and sequestration,

including post-combustion process, pre-combustion process and Oxy-combustion process, which are mainly

第5期科技动态155甲烷蒸汽重整（SMR)工艺已经商业化推广几十 年，是生产商业用氢气的最普通的方法。然而，研究人 员指出，SMR工艺要消耗大量的能量，并且必定会产 生二氧化碳，而二氧化碳通常会被释放到大气中。当时 引进这个工艺时，二氧化碳还没被认为是个问题。但 是，随着我们对温室气体的关注越来越强烈时，它已成 为全球关注的焦点。SMR工艺的 成 的碳碳的 成本使SMR工艺生产的氢气生产成大 ，尤其是那些可为燃料池氢气的 的生产。UCSB研究团队中的理论化学家Horia Metiu和 McFarland 然气化化 进的合作。他们化学工 0记6,-3 ，研究用 为的的化体。0-.+/的 研究工 ，蓉的 可烷化成氢气 体碳的化的 。研究人员已经 出烷化为氢气的 法工艺，这方法 的S0R工艺方法 ，而且还可 生产成 ，并且可生产可方 ，又可 的体 的碳。McFarland 释 烷气体的气泡通 有这化的 的 的 。随着通人气的 ，甲烷 到气的 ，它生成碳氢。 ，最后，当烷气到达面时，它 已经 成氢气， 顶释放出氢气，漂浮液态 面的体碳可以被撇去。依靠 体面生 的常方法相， 面会因碳的积聚而失活，并且可 地重复用。的液态 其对氢气的可溶 相结得体可吸收比气泡中 的多的氢碳。这得该方法在极高压力下的烷能效地产生高压氢气。 McFarland 你真的可把所的产品从 物中 分离出来，这样 平衡向产品，原则上这个过可高压下进，而且还可获得很高的烷化 率。”据McFarland ，部署这种现技术的生态 ，要求工煤炭和天然气（目前丰富的烷)等碳氢化 物的基础设施、立法门工业界要共致力于强 对这 易收集的排放物的捕集。，这项研究得到了荷兰皇家壳牌公司的关注 支持。由这二氧化碳零排放工艺所产生的氢气所 的 现的太阳能 ，而这工艺最可持，但目前的化燃料并 成 力 。 McFarland 整个 界 很富 ，，能和太阳能的成 到 广 署，可推广用这种工艺。但对于我今这个界来说， 它还够。指出，从排放的角度来看，中国这 样目前界最大的温室气体排放国署成、排 放技术尤为重要。消费 大且 的度和， 成为这技术的 国，因 富到能 太阳能 池 。(摘自中外能源2018年第4期）碳捕集与储存技术的进一步研究业 碳捕集技术，但研究人员认为，这样并会碳排放 到够的平。二氧化碳可 用来 ， 碳捕集技术可气 化。然而，项的 中，研究人员认为这排放 到气 所 的水平。碳捕集 （CCS)是从化燃料 捕集二氧化碳并其全地 地下的过。通过 二氧化碳进人大气，CCS可 于 全球，并认为该技术是实现 气 的关技术。CCS可能 全球 的 度，但该技术的部署 普。然而， 国工 大的研究人员能 的一项研究认为， 工业 CCS 方面可能会起到惊人的用。提高 收率，二氧化碳注 ，从 的 中出， 产生更多的 的过。化石燃料 是这个工艺过的二氧化碳来 地。，界 多最大的CCS项目是 高 收率 相 的。这项 可能 于 CCS的 ，但研究 的 认为CCS玮现目的。该 了一个为 C〇2高原 收率的CCS重复 （MIICE)”，用于截至2050 因对CCS技术 的 。3个主要 因是 ，这推 用高原 收率的积极碳 平，这会 二氧化碳的捕集;获得有关技术 的度，可推 成。认为，然 碳 促进用，但CCS 署达到2050年避免 气 化所需的水平。但在这个早阶段，工业的 可能仍然是关重要的。格兰瑟姆皇 的主要 博士生Clea Bolster表示 收的确使CCS的部署在短期内更具吸引力，但要二氧化碳

碳中和目标下中国碳捕集利用与封存技术应用分析

摘要：为实现二氧化碳“零排放”，更好应对气候变化，我国提出2060年碳中和目标。碳捕集利用与封存技术（CCUS）是实现碳中和目标的关键技术。基于此，文章从碳中和目标下中国CCUS技术应用作用入手，结合行业实践，总结碳中和目标下中国CCUS技术应用方向，推动我国CCUS发展，切实达成碳中和目标。

关键词：碳中和目标；碳捕集利用与封存技术；示范基地

前言：CCUS技术是在排放源中捕集二氧化碳，对二氧化碳进行开发利用或封存，减少二氧化碳排放，可推动我国能源低碳化发展。目前我国CCUS技术已具备工业化水平，但仍存在能耗高、经济性低等问题，在2060年碳中和目标指导下，需进一步加强CCUS技术研发与推广。

1.

碳中和目标下中国碳捕集利用与封存技术应用作用

在2060年碳中和目标指导下，中国CCUS技术的应用表现出如下作用：

1.

有助于碳中和目标的达成。中国CCUS技术可在电力、工业等多个行业应用，切实降低生产中二氧化碳的排放，减排效益显著，有助于碳中和目标的达成。有研究指出，预计2050年，中国CCUS技术的减排贡献达11亿~27亿吨[1]。

2.

提高碳中和目标经济性。在碳中和目标达成中，需求技术相对先进，表现出成本高的问题。中国CCUS技术的应用，可显著提升减排工作的经济性，减少成本投入。政府间气候变化专门委员会的调查评估结果显示，在不应用CCUS技术的情况下，要想达成减排目标，减排成本提升约138%。可见，中国CCUS技术是经济效益显著的减排技术，可在多个行业实施商业化推广[2]。

3.

强化行业协同效益。可将中国CCUS技术与能源技术融合，实现能源系统多样化发展，提高能源安全性；依托于中国CCUS技术的减排优势，加强市场绿色产品供给，推动绿色经济发展；中国CCUS技术可减少二氧化碳排放，协同治理大气污染物，保护生态环境，产生行业协同效益。

碳捕获与封存技术的发展与应用

全球气温的不断上升已经成为了全球性的问题，而二氧化碳的排放作为其中的罪魁祸首之一，成为了各方共同关注的焦点。为了减少二氧化碳的排放，一项被广泛研究的技术是碳捕获与封存技术。本文将对碳捕获与封存技术的发展与应用进行探讨。

一、碳捕获与封存技术的定义与原理

碳捕获与封存技术（Carbon Capture and Storage，简称CCS）是指利用一系列的技术手段从燃烧化石燃料等过程排放的二氧化碳中进行捕获，并将其永久封存于地下储层或海底，以达到减少CO2排放的效果。

碳捕获的主要原理是利用化学吸收、物理吸附、膜分离等技术将二氧化碳从燃烧产生的废气中分离出来。而封存则是运用地质储层学、封隔技术和监测技术等手段，将捕获到的二氧化碳安全储存于深层地质形态或海底，避免其进入大气引起温室效应。

二、碳捕获与封存技术的优势与难点

1. 优势

（1）减少CO2排放量

CCS技术可以将大量的二氧化碳永久储存在地下，降低大气中二氧化碳的浓度，以减缓全球气候变暖的趋势。

（2）保护环境

CO2是造成大气污染的主要排放物之一，降低它的排放可以减轻空气污染对健康的危害和对自然环境的影响。

（3）促进能源的可持续发展

CCS技术可以保持传统化石能源的产量，有助于促进世界能源可持续发展。

2. 难点

（1）高昂的成本

碳捕获与封存技术的成本是非常高昂的，包括投资、运营和维护等各个方面都需要大量的资金，这成为了技术实施的最大困难之一。

（2）科学技术难度较高

CCS技术的科学技术难度很高，需要整合掌握多学科领域技术的交叉，如化学工程、地质学、地球物理学、建筑结构学、环境科学等。

三、碳捕获与封存技术的应用现状

1. 全球应用现状

截至目前，CCS技术已在全球范围内得到了广泛应用。全球排放量最大的化石能源电厂，如美国、欧洲、中国和日本的几大发电厂，都已经开始采用CCS技术。

此外，一些化工厂、钢铁厂、炼油厂以及一些工业碳排放源，例如选煤厂等，也已经开始采用CCS技术来减少二氧化碳的排放。