碳捕集和封存技术发展现状研究

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1、碳捕集和封存技术发展现状研究【摘要】近年來，随着大气中二氧化碳含量的增加、温室效应的加剧，碳捕集和封存技术逐渐走进了人们的视野。它主要分为二氧化碳的捕集、运输和储存三个坏节，将工业生产中的二氧化碳永久地封存在地下，对于减少大气中的二氧化碳含量具有巨大的潜力。不过由于口前齐项政策的不稳定以及社会的接受程度不足，碳捕集和封存技术仍面临着巨大的挑战。本文就当前碳捕集和封存技术的背景和发展现状，提出了相应的解决思路。【关键词】碳捕集和封存二氧化碳温室效应发展现状随着工业化进程的加快，各种因索导致大气屮的二氧化

2、碳含量大幅度增加，引起温室效应。如何减少碳排放量成为当今科学研究的一个重要课题。碳捕集和封存(CarbonCaptureandStorage,以下简称CCS)就是基于目前的时代背景产生的，用來解决碳排放量问题的一项技术。尽管CCS技术能有效地封存过多的二氧化碳，对于缓解温室效应具有很好的前景，但是由于各种经济、政策以及其他的一些原因，CCS技术目前乃至将来儿十年都面临着巨大的挑战。1推广CCS技术的必耍性二氧化碳对于人类的生活和生产至关重要。它能够阻挡太阳的热量逸散进太空，使地球温度基本恒定，让动植物

3、得以生存。然而近儿年来，人类的工业化进程显著地提高了大气中二氧化碳中的含量。从碳排放的角度來看，工业生产如炼汕、制钢、发电等，每天都向大气层释放岀大量的二氧化碳。人们在日常生活中的碳排量也是罪魁祸首之一。小汽车、船舶、航天飞机以及家用设备等排放出的二氧化碳也显著增加。从碳吸收的角度来看，全球植被面积有减无增，地球吸收和调节大气屮二氧化碳含量的能力也有所下降。种种因索都导致全球大气层屮二氧化碳含量持续攀升，从而引发温室效应。温室效应将使大气升温，大气和海洋循环发生改变，影响人们的正常生活［1］。据统计，

4、在2010年碳排放量达到了历史性的最高值。国际能源机构EA(InternationalEnergyAgency)最近报告说按照这种趋势下去，到2100年的时候全球温度将升高超过3・5°C［2］。解决或者说缓和这个问题的方法大概可以分为两种：一是找到清洁的能源，二是讣生产出的二氧化碳更少地进入大气层中。对于前者，相比于口前大量、廉价而且易于获得的化石燃料，清洁能源的市场占有率仍旧十分有限，化石燃料的主导地位在未来儿十年不会有太大的变化。按照全球碳捕集与封存研究所(GlobalCCSInstitute)提

5、供的数据，全球能源需求在未来20年将增长40%,石汕、天然气等化石燃料的燃烧将继续向大气排放出大量的二氧化碳，温室效应将愈发严重。对于后者，许多地区和国家已经采取了一些地方政策来减少工业中的碳排放，有的是口愿性、义务性的，也有的是通过商业贸易的形式來执行。近年來人们推出了新的思路，那就是CCS技术。它是一种将工业生产中的二氧化碳捕获、集屮起来，再通过管道或者其他设备运移到一个适合封存的地质场所，把二氧化碳长期储存起来的一项新技术。尽管二氧化碳早在儿十年前就因为各种原因被注入地下（如石油工业屮通过向储层

6、注入二氧化碳来提高原油的采收率等），长期地将二氧化碳封存起來还是一个新概念。据估计，到2050年，在工业生产中CCS每年可以减少40亿吨的二氧化碳，约为2050年所需减少的二氧化碳的9%,数量相当可观。但是为实现这个目标，20%到40%的生产设备需要配冇CCS技术⑶。由此我们可以预见CCS技术必须得到充分的重视和推广。2CCS技术的基本原理一般来说，CCS技术主要包括三个环节：捕集，运输和储存。具体来说，首先是将动力工厂或者各种来源的二氧化碳通过某种方法捕获起来，然后将其压缩、运输到某个地点，注入地下

7、，利于该处的上覆岩层来封隔二氧化碳，阻止二氧化碳向上逸散。随后，再利用一些监测设备以确保二氧化碳被安全、永久地封存起來。在一个适宜的地质场所，如较深的咸水层、报废的油气藏或者是不再开采的煤层等，二氧化碳可以被安全封存达百万年Z久［4］。据美国能源部估计，大概有36000亿吨的二氧化碳可以被储存在地下（指美国和加拿大境内）。相比于世界上每年排放大约130亿吨的二氧化碳，CCS技术对于减少二氧化碳具有很广阔的应用前景。在捕集二氧化碳的环节屮，常用的三种方式冇燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧捕集。捕集方式的

8、选择按照不同的生产过程而定。例如对于水泥厂排放的二氧化碳常采用燃烧后捕集，而对于钢铁生产过程排放的二氧化碳则采用富氧燃烧捕集。曲于实际操作中捕集到的二氧化碳往往不纯，其中或多或少地含冇其他气体，所以捕集二氧化碳Z后还需要对它进行进一步的分离处理。可采用某些溶剂来吸收杂质或者是用半透膜等方法进行气体的分离。在二氧化碳运输环节，首先将二氧化碳压缩成液态，然后通过卡车或者火车來将其运输到目的地。由于二氧化碳的运输量巨大，考虑到运输的安全性和经济性，现在普遍采用