燃煤电站锅炉二氧化碳捕集封存技术经济性分析

阐述了我国燃煤电站采取二氧化碳捕集封存技术(CCS)的必要性,简述了各种二氧化碳捕集方案,并以350 Mw电站机组为例分析了采取各种方案的经济性,燃烧后捕集碳方法在碳交易费为138元/吨CO2时达到盈亏平衡点.纯氧燃烧在碳交易费为77元/吨CO2时达到盈亏平衡,燃烧后系统强化采油收益为0.06元/kwh,氧燃烧强化采油收益为0.10元/kwh.     

碳捕集与封存技术的现状与未来

全球气候变暖问题已经越来越严重,碳捕集与封存（CCS）技术被看作是最具发展前景的解决方案之一,随着研究的不断深入,CCS技术成本将进一步降低。碳捕集工艺按操作时间可分为燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集,其中最有发展前景的是富氧燃烧捕集。CO2-EOR技术虽然不是直接针对性地封存二氧化碳,但其不仅可以解决二氧化碳的封存问题,还能提高油田采收率,近年来得到广泛应用。我国在CCS技术的研究上进行了大量工作,CCS技术已被列入＂973计划＂和＂863计划＂,北京高碑店热电厂二氧化碳捕集示范工程受到国内外的关注。虽然CCS技术取得了长足的进步,但仍面临着很多问题,如二氧化碳泄漏问题、技术难点、建设和运行成本高昂等。CCS技术项目投资较大,如果没有政府在立法和税收机制上的激励与优惠措施,很难真正进入商业化应用阶段。好在种种迹象表明,随着全球气候问题的加剧,各国政府越来越重视CCS技术的研发和利用。     

碳捕集与封存

正碳捕集与封存(简称CCS)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。CCS技术可以分为捕集、运输以及封存三个步骤,商业化的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。燃烧前捕集主要运用于IGCC(整体煤气化联     

燃煤电厂醇胺化学吸收法捕集和封存CO2全生命周期碳排放分析

运用生命周期评价(LCA)方法对采用醇胺溶液(MEA)吸收CO2的2×300MW燃煤电厂CO2捕集和封存(CCS)技术改造过程进行了系统地分析,分别计算了系统建设、运行及退役,应用MEA吸收CO2、对CO2压缩并管道运输和地质储存等各阶段的CO2排放量.结果表明:全生命周期内采用MEA化学吸收法CCS技术改造后的燃煤电厂CO2的直接减排率可达86.24%左右,CCS系统全生命周期CO2排放量为960.93 t/d;电厂发电运行过程与CCS系统运行的CO2排放量在全生命周期排放中占较大比重,分别为46.96%和47.62%左右;采用MEA技术捕集CO2并进行封存的成本约为23.80～44.90美元/t.     

中国碳捕集与封存技术的突破性进展

正中国在碳捕集与封存(CCS)方面积极与澳大利亚、英国等技术发达国家合作,积极发展碳捕集与封存的试点项目。2008年7月,中国华能集团与澳大利亚联邦科学工业研究组织(CSIRO)正式宣布在北京建的燃煤电厂二氧化碳(CO2)捕集示范工程建成投产。这项由华能控股的,由西安热工研究院设计完成的华能北京热电厂CO2捕集示范工程,是中国首个燃煤电厂烟气CO2捕集示范工程,预计其年回收CO2能力可达到3000t。     

中国煤炭制氢成本及碳足迹研究

煤炭制氢是我国当前最主要的低成本制氢方式,但制氢过程伴有大量的CO2排放,不符合低碳发展要求,需要和碳捕集与封存(C C S)技术结合。本文评估了结合CCS技术的煤炭制氢碳足迹和成本,发现:煤炭制氢结合CCS技术后,碳足迹由22.66 kg CO2当量(eq)/kg H2下降至10.52 kg CO2eq/kg H2,同时制氢成本增加49.80%,达到了14.01元/kg H2,但相比其他制氢技术仍具有成本优势。因此,我国在中短期氢气产业发展规划中,要推行煤炭制氢结合CCS技术,实现其低碳发展;在长期规划中,应将其定位成过渡性制氢技术,推动氢气供给结构向更加低碳的方向调整,以支撑2060年“碳中和”目标的顺利实现。     

广东省发展碳捕集与封存技术的需求分析

碳捕集与封存（CCS）是一项新兴的、具有大规模减排潜力的技术,被认为是进行温室气体深度减排最重要的技术路径之一。本文选择我国的能源消费大省广东省为研究对象,在分析CCS发展现状的基础上,结合广东省的能源消费结构和CO2排放现状及趋势,分析了广东省发展CCS的必要性和可行性,并从CO2的捕集、运输、封存等环节,探讨了广东省CCS发展的技术需求和政策需求,以期为广东省CCS技术的发展提供科学支撑。     

中国中长期碳减排战略目标初探(Ⅱ)——中国煤炭消费过程的碳排放及减排措施

中国能源领域排放的二氧化碳主要来自煤炭,因此煤炭消费过程中的碳减排措施尤为重要。煤炭的主要用户是发电部门,基于应对气候变化的需要,煤电行业的低碳途径不得不考虑采用CCS技术。不论是新建燃煤电厂,还是今后在传统电厂改建过程中增设CCS设施已是大势所趋,预计多数仍将采用MEA法脱除烟气中二氧化碳这一成熟技术。由于MEA法技术经济指标不够先进,估计10~20年内必将出现更先进的脱二氧化碳工艺技术。传统的燃煤锅炉增加CCS的经济效益已经逊于IGCC-CCS,预计2020年后IGCC电厂将成为新建煤电厂的首选方案。20年后采用临氢气化炉与燃料电池FC发电相结合、把高温的热能和甲烷的化学能直接转化为电力的IGFC高效燃煤电厂或将成功应用,IGFC综合能量转化效率比IGCC相对高出1/2~3/4,发展前景不可低估。钢铁、水泥和化工等高耗煤工业部门可通过节能和采用CCS技术降低碳排放,其余用煤的工业部门和分散用户则应考虑节能或用天然气等低碳燃料替代,间接起到减排效果。预计2050年燃煤发电和高耗煤工业总计将排放二氧化碳4.6Gt,如果二氧化碳捕集量是2.9Gt,则净排放量为1.7Gt。加上其他难以捕集二氧化碳的工业、部门及民用煤排放二氧化碳1.0Gt,合计二氧化碳净排放量为2.7Gt(情景A)。如果采用更先进的技术和严格的节能减排措施,可减少煤炭消耗0.31Gt标煤,减少二氧化碳排放0.5Gt,使煤源二氧化碳净排放量减少到2.2Gt(情景B)。无论哪种情景,实施CCS的任务都十分艰巨。     

全球碳捕集与封存(CCS)进展分析及建议

碳捕集与封存（Carbon Captureand Storage,简称CCS）。是指把发电等固定排放源排放的CO2捕集起来,进行利用或注入到深部咸水层等永久封存的过程。它是包括CO2捕集、输送、利用、封存等多种技术的组合技术,是潜在的重要碳减排技术之一。据IEA估计。若要达到2050年全球温室气体排放相比2005年减少50％的目标,     

当前全球碳捕集与封存(CCS)技术进展及面临的主要问题

本文分析了当前全球碳捕集与封存(CCS)的最新技术进展及面临的主要问题,指出碳捕集与封存虽然被广泛认为是未来主要的碳减排技术,且当前全球的CCS示范和规划项目在不断增加,但是CCS项目仍面临诸如成本昂贵、使总能效下降、缺乏法律基础、公众难以接受等一系列问题。     

中国燃煤发电节能技术的发展及前景

我国一次能源结构决定了发电以煤电为主的基本格局,当前国内火力发电行业需要解决的两大突出问题是高能耗和严重的环境污染。2009年全国发电机组平均供电煤耗341g/(kW.h),高于330g/(kW.h)的国际平均水平。大力发展新型高效节能性火力发电技术,对进一步提高我国火力发电机组的发电效率,减少燃煤大气污染物排放具有十分重要的意义。发达国家正积极发展更高参数的超超临界火力发电技术(600℃/700℃),我国也把"超(超)临界燃煤发电技术"列入"863计划"。可以预见,在我国近中期电力事业的发展中,会把发展更高参数的超临界技术作为火电建设的主要方向。IGCC发电技术是未来煤炭能源系统的基础,被公认为是世界上最清洁的燃煤发电技术。随着煤气化技术和燃气轮机技术的不断发展和进步,IGCC将朝着大容量、高效率、低排放的方向发展。大型直接空冷发电技术是解决我国西北部富煤贫水地区火力发电的有效手段,以2×600MW机组为例,空冷机组比湿冷机组节水约80%左右。通过对火力发电机组各系统的集成与优化,可在现有超超临界机组技术不变的情况下,最大限度地利用余热回收,提高整个机组的发电效率,从而降低煤耗,实现机组在运行过程中的节能。     

多联产能源系统与二氧化碳减排

本文提出了中国C O减排切实可行的切入点—燃煤发电行业。燃煤发电行业减排2CO的实施和我国煤炭现代化利用的能源发展战略是密不可分的。以煤气化为基础的多联产能2源系统正是一个可分阶段逐步实施的资源、能源、环境一体化的战略路线。对多联产系统不同发展阶段的多种配置的系统方案3E特性(Energy,Economics,Environment)的详细研究表明,多联产系统具有易于经济高效回收和减排CO的特点,可根据不同时间阶段和不同幅度的2CO减排需求提供不同配置的系统方案,并可逐步过渡到近零排放。基于此,本文提出了实施2多联产能源战略分阶段减排CO的技术工艺、系统方案和研发的初步设想。2     

燃煤发电排放CO2的处置利用途径

CO2是能源与环境生物活动循环的依存产物,工业化后煤炭等化石燃料的使用产生了大量的CO2排放,打破了CO2的自然生态平衡。介绍了CO2的来源,分析了燃煤发电CO2的排放量,我国每年燃煤发电约排放C0230．7×10^8t,指出燃煤发电是减排CO2的重点。提出CO2的利用与处置的方法主要有：CO2和合成氨加工成尿素,并发展大颗粒尿素促进造林绿化;美国正在建的CO2零排放燃煤发电装置,采用了CO2收集与封存（CCS）技术,以及煤制油清洁燃料联产电力。     

中国减排CO2的初步分析

我国的一次能源以煤炭为主,所以必须实施煤炭现代化利用的能源发展策略,逐步替代现有以直接燃烧为主的能源利用系统。本为结合最新数据对中国的CO2排放源进行初步分析,对我国各行业煤炭消费和CO2排放构成进行预测,指出发电行业是我国推动CO2减排的重点,对我国CO2减排路线图提出了设想。     

我国清洁能源碳减排效益分析及发展顺序

发展低碳能源是应对全球气候变化、实现电力低碳化发展的有效途径,最终要以发电技术在具体工程项目中应用来实现,衡量各技术的经济可行性、评价可再生能源发电技术CO2的减排效益是关键。分析了当前我国主要5种低碳发电技术置换火电的碳减排成本及产生的碳减排效益,并对2020年低碳能源发电技术的碳减排潜力进行了测算。结果表明,水电发电成本及相应的碳减排成本最低,核电其次,光伏发电最高,应优先发展水电、大力开发核电,同时积极发展风电等其他低碳能源。     

一种新型二氧化碳准零排放的IGCC系统

如何减排CO2是全世界都十分关注的问题。对中国而言,传统燃煤电厂的直接燃烧是CO2排放的主要来源。目前世界各国都在研究燃煤电厂CO2捕捉问题,但因此引起的效率损失太大,使人"望而却步"。本文提出并详细分析了空气气化IGCC加上变换与CO2分离的新系统,其系统效率降低幅度大大小于纯氧气化工艺的IGCC系统,仅降低5.4个百分点)相对于纯氧气化的7.5个百分点),这类准零排放的IGCC系统效率仍能达到41.2%,为减排CO2开辟了一条新的道路。     

我国“十二五”综合资源战略规划的思考

我国经济增长大致呈现9年左右的周期性特征,经历全球金融危机以后,我国经济的冬季将会过去,"十二五"期间我国将会迎来经济的春季、夏季甚至秋季,这是经济发展的较快阶段。我们将进入一个低碳经济、低碳能源、以及低碳电力的时代,这也对我国经济发展提出了严峻挑战。本文采用低碳电力模型,模拟结果显示:2015年我国GDP将达到42万亿元(2005年价)左右,需电量约5.6万亿～5.85万亿kWh,届时需要发电装机12.3亿～12.9亿kW左右,能效电厂约6700万～7600万kW左右(虚拟电厂,即通过需求侧管理可以减少的发电装机)。"十二五"期间能效电厂发电量将达到5074亿kWh(用户节约的电量),可以节约发电用煤1.82亿tce,减少二氧化碳排放4.5亿t,以及其他污染物的排放。建设坚强的智能电网也是我国实施低碳能源战略的重要举措。     

Gas/particle flow and combustion characteristics and NOx emissions of a new swirl coal burner

Due to the limits of reserves and price for the high rank coal, the low rank coal has been employed as fuel for power generation in China and will be eventually employed in the world. To burn low rank coal, centrally fuel-rich swirl coal combustion burner has been studied in Harbin Institute of Technology. This paper reviews and analyzes the major research results. The work has included both experiments and numerical simulation. The experiments were conducted using small-scale single-phase experimental equipment, a gas/particle two-phase test facility and 200- and 300-MW_e wall-fired utility boilers. For the burner, the primary air and glass beads partially penetrate the central recirculation zone and are then deflected radially. At the center of the central recirculation zone, there is high particle volume flux and large particle size. For the burners the local mean CO concentrations, gas temperatures and temperature gradient are higher, and the mean concentrations of O₂ and NO_x in the jet flow direction in the burner region are lower. Moreover, the mean O₂ concentration is higher and the gas temperature and mean CO concentration are lower in the side wall region. Centrally fuel-rich burners have been successfully used in 200- and 300-MWe wall-fired pulverized coal utility boilers.     

煤电关乎中国能源安全刍议

我国一次能源消费结构中煤炭的比重高达70％,我国的电力结构中煤电的比重高达80％.对于中国的能源问题,一直以来认为煤炭在一次能源和电力结构中所占比例过大,为此正在大力发展水电、核电、风电、太阳能发电,以降低煤电的比例,但收效甚微.我国煤炭在一次能源消费结构中的比例,1978年为70.7％,到2010年为70.9％;煤电在全国发电量中的比例,1978年为82.6％,2010年为80.8％.中国的能源安全必须实现能源独立,不能依赖国际市场,为此在未来很长时间内我国的能源安全应立足于煤炭.因此中国应下决心推行一次能源结构以煤为主、电力结构以煤电为主的能源战略,这是基于我国煤炭资源比石油、天然气丰富;我国2010年煤炭产量占全球48％,煤炭进口依存度仅为4.3％;国际煤炭市场价格比石油、天然气低许多所确定的.美国将94％的煤炭用于发电,我国目前还只有50％左右用于发电,因此建议应该继续提高煤炭用于发电的比例.     

降低发电煤耗 增加燃煤发电量

我国在今后相当一段时间内燃煤发电仍将占有主力地位,为了达到降低发电煤耗,实现用现有的煤多发电的目标,需要对现有燃煤电厂进行改造。首先,利用已掌握的技术改造现有电厂和建设新电厂,如缩短主蒸汽管道长度、提高二次过热温度、加强管道和阀门保温、用冷凝水冷却发电机、采用可调节气封、取较深处的海水作为电厂冷却水、降低锅炉排烟温度等;其次,利用最新技术就地改造20×104kW、10×104kW及12.5×104kW机组,就地改造投资少,不用再征地,生产辅助设备基本可用原有设施,节约的煤炭费用6年就能收回投资;第三,发展更高效的发电机组,提高蒸汽参数,特别是将蒸汽温度提高到700℃,可以把电厂的净效率提高到56%,煤耗可降至210g标煤/(kW.h),关键是研究开发一种新的耐高温的钢材,如果此项技术难题被解决,火电厂可减少1/3的燃煤量,大大降低二氧化碳排放量;第四,国家应大力改造工业锅炉,发展热电联产,利用供热来降低发电能耗。