CCUS是指将二氧化碳从工业排放源中分离后直接加以利用或封存以实现二氧化碳减排的工业过程。CCUS作为一项有望实现化石能源大规模低碳化利用的新兴技术,受到国际国内社会的高度关注,其技术流程及分类示意图如下: 图 1:CCUS 技术流程及分类示意图
二氧化碳捕集是指将电力、钢铁、水泥等行衣符用化石能源过程中产生的二氧化碳进行分离和网络的过程,是CCUS项目能源亏损和成本产生的重要环节。凭据能源系统与二氧化碳分离过程集成方式的分歧,碳捕集技术可分为点火后捕集、点火前捕集和富氧点火捕集。
点火后捕集发展相对成熟,不扭转化石能源的点火流程,只是在点火后对尾气进行二氧化碳捕集,可用于大部门火电厂、水泥厂和钢铁厂的脱碳刷新。
点火前捕集相对复杂,必要扭转化石能源的点火流程。点火前先把化石能源气体化,而后从混合气体中将二氧化碳提前分离出来,只点火剩下的清洁氢气,重要用于整体煤气化结合循环发电系统(IGCC)、多联产和部门化工过程。
富氧点火捕集技术发展迅速,也必要扭转化石能源的点火流程,将用于化石能源助燃的气体从通常空气换成纯氧气,让化石能源在纯氧气环境中充分点火,排除其他气体的滋扰和稀释,确保产生的烟气是高浓度的二氧化碳和水蒸气,而后将烟气中的水蒸气冷凝成水后,剩下的险些就是纯二氧化碳,很容易就能压缩和捉拿起来,重要用于新建燃煤电厂及部门刷新后的火电厂。
二氧化碳输送是指将捕集的二氧化碳运送到利用或封存地的过程,与油气输送有肯定的类似性,有陆地或海底管路、船舶、铁路和公路车载等输送方式。二氧化碳陆路车载运输和内陆船舶运输技术已成熟,重要利用于规模10万吨/年以下的二氧化碳输送。二氧化碳海底管路输送技术在国内尚处于概想钻研阶段。二氧化碳陆地管路输送技术是最具利用潜力和经济性的技术,输送理论成本低于1.0 元/吨·千米。
二氧化碳地质利用是将二氧化碳注入地下,出产或强化能源、资源开采的过程。相对于传统工艺,地质利用技术可削减二氧化碳排放,重要用于强化多种类型石油、天然气、地热、地层深部咸水、铀矿等资源开采。随着上述资源需要的持续增长和油气资源类型的多样化,将为二氧化碳地质利用提供更大发展空间。 近年来,二氧化碳强化石油开采技术(二氧化碳-EOR)已利用于多个驱油与封存示范项目;铀矿地浸开采技术处于贸易利用初期;强化煤层气开采技术在现场试验和技术示范;强化天然气开采、强化页岩气开采、强化地热开采技术处于基础钻研阶段;强化深部咸水开采技术是近几年提出的新步骤,尚未发展示场试验,其大部门关键技术环节可借鉴咸水层封存和强化石油开采,但必要开发相应的抽注节造及水处置工艺。 二氧化碳化工利用是以化学转化为重要伎俩,将二氧化碳和共反映物转化成指标产品,实现二氧化碳资源化利用的过程,主要产品为有合成能源化学品、高附加值化学品以及资料三大类。化工利用不仅能实现二氧化碳减排,还能够创造额表收益,对传统产业的转型升级阐扬沉要作用。 近年来,我国二氧化碳化工利用技术获得了较猛进展,整体处于中央性试验阶段。部门技术实现了产业示范,如沉整造备合成气技术、合成可降解聚合物技术、合成有机碳酸酯技术等;部门技术实现了中央性试验阶段,如合成甲醇技术、合成聚合物多元醇技术、矿化利用技术等;大批新技术涌现,如二氧化碳电催化还原合成化学品、基于二氧化碳光催化转化的“人为光合作用”等实现了尝试室验证。 二氧化碳生物利用是以生物转化为重要伎俩,将二氧化碳用于生物质合成,实现二氧化碳资源化利用的过程,重要产品为食品、饲料、生物肥料、化学品与生物燃料和气肥等。生物利用技术的产品附加值较高,经济效益较好。目前转化为食品和饲料的技术已实现大规模贸易化,但其他技术仍处于研发或幼规模示范阶段。 二氧化碳地质封存是指通过工程技术伎俩将捕集的二氧化碳贮存于地质机关中,实现与大气持久断绝的过程。依照封存地质体的特点,重要划分为陆上咸水层封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封存等方式。我国陆上地质利用与封存技术的理论总容量为万亿吨以上。陆上咸水层封存技术实现了 10 万吨规;痉,海底咸水层封存、枯竭油田、枯竭气田封存技术实现了中央性试验规划设计与论证。 当前 CCUS 有关政策逐步美满,示范项目持续推动,但CCUS 技术成本高、贸易模式不明确等成分造约较凸起,实现工业等领域宽泛利用、大规模减碳仍面对肯定挑战。 碳捕集技术部署仍面对高昂初期成本投入挑战,已成为发展工业排放源捕集和直接空气捕集最具挑战难题,高成本重要起源于设备购置、运营守护及能源亏损,加之部门技术成熟度不及,尤其对于低浓度排放源(热电厂、水泥行业),碳捕集总成本大大高于其他行业。 关键不确定性影响成分蕴含技术进取速度、项目投融资成本、市场和基础设施美满水平、政策环境等。反过来,高成本与高不确定性又将进一步影响企业部署碳捕集技术积极性,从而造约CCUS大规模发展。 我国可部署碳捕集技术碳排放源空间散布广且类型复杂,涵盖煤电、钢铁、水泥、化工等多个行业。各行业碳排放浓度和捕集需要差距显著,各项技术在成熟度、合用场景和成本效益方面各具特点,导致碳捕集技术在与碳汇的空间匹配性、成本效益性以及技术适配性等方面存在严格挑战。 目前无数技术仍处于中央性试验或工业示范阶段,只管很多碳捕集技术已经在尝试或示范阶段获得了进展,但其持久运行中的系统不变性、资料耐久性等关键指标安全性和靠得住性依然不及。不足长功夫实地验证数据使得这些技术在现实部署中的风险难以正确评估,从而影响了大规模利用的推动速度。 将二氧化碳转化为高附加值化学品和液体燃料,既能创造经济效益,又能实现环境效益,近年来已成为技术研发的热点。但由于二氧化碳转化学性质和反映蹊径复杂,其转化利用依然面对挑战。为此,需优化二氧化碳转化利用蹊径,以及基于二氧化碳转开发有机酸、醇、酯等高附加值化学品定向转化新蹊径,对于提升其上游捕集环节经济价值拥有沉要意思。 目前,针对CCUS全过程的统一尺度尚不美满,无数尺度仍处于草拟、征求定见或审批阶段。加之,处所尺度和行业尺度存在不统一,可能导致技术执行和评估尺度在分歧地域和项目间存在差距。此表,碳捕集项主张减排核算步骤尚未形成统一的评估系统,不足对分歧捕集技术效能的定量评估尺度,存在碳减排量核算不正确、减排效益评估步骤不一致等问题进而可能导致碳减排量双沉推算或漏算。


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