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九、二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技术
应对气候变化问题是我国发展的严峻挑战,我国的独特国情、以煤为主的能源结构和已经开展的CCUS示范项目所取得的经验,表明发展CCUS技术具有关乎国家减排责任、煤炭可持续利用、中国能源企业国际竞争力等方面的多重意义。
在捕集技术领域,百万吨级成套捕集技术已成为目前工业应用的主流,因此适合于大规模捕集工程且具备节能降耗特点的技术开发将是捕集技术发展的趋势。在燃烧后捕集技术方面,降低吸收剂能耗以及降解损耗是技术革新的重点,同时需要结合工艺设备改进以及系统集成设计的优化,通过综合手段降低捕集系统的能耗和成本。在燃烧前捕集技术方面,需提高系统各流程间集成耦合程度,优化CO2捕集材料和工艺的选择。在富氧燃烧技术方面,应重点进行35MWt的富氧燃烧机组的长时间运行性能考核,总结系统运行与维护经验,开发与之匹配的低能耗空分系统以降低系统附加能耗、空分-锅炉-压缩纯化系统热耦合优化技术、高效率CO2压缩机等专用配套设备;建设百万吨级富氧燃烧碳捕集示范项目,进行富氧燃烧锅炉、低能耗空分、烟气冷凝、CO2压缩纯化及一体化脱硫脱硝等关键技术验证和系统运行优化研究。加强新一代富氧燃烧技术(增压富氧燃烧技术与化学链燃烧技术)的基础与放大研究。
CO2运输方面,国外已经成熟,国内还没有管网。开展区域性CO2源与利用及封存汇的普查,初步形成示范区域的管网规划和优化设计、形成管材及设备选用导则,完善CO2管输工艺,形成支撑CCUS全流程示范工程的百万吨级输送成套技术。
各种CO2利用技术发展水平相差较大,其中CO2强化采油技术国际上已达到商业应用水平,其潜在的利用规模和预期市场产值最大,选择汇源匹配条件和地质蕴藏条件最好的油田进行技术示范将成为大规模CO2利用的主要发展方向,CO2驱替煤层气和CO2强化采油是潜在的大规模CO2利用技术方向,对于地质条件的依赖性较强,需结合重点区域开展前驱替技术验证。CO2化工利用技术相对成熟,而提高工艺路线的能量综合利用效率是技术发展的核心,CO2生物利用最具可持续发展价值,提高CO2生物转化效率和速率是提升减排容量的关键,将以高光效、低成本、废水资源化利用为技术研发核心,以微藻代谢机理为基础,在藻种技术、养殖技术、采收技术的低成本、产业化放大等方面寻求突破。
长期安全性是CO2地质封存的核心问题,鉴于地质条件的多样性,需要进行多个工具有代表性的大规模地质封存示范,保障安全性的评价、检测、调控、补救技术与监管体系将是技术示范的重点。在技术路线上,可将地质封存与利用结合起来,提高封存安全性和经济性,例如将封存与采水结合,可以更好地控制地层压力,减少当地水资源压力,分离水溶性矿物质。
以上资料整理自中国电机工程学会《动力与电气工程学科发展报告(2015)》。
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