杏彩体育:碳捕集的十大应用场景与成本介绍！

　　根据生态环境部信息显示，目前我国每年排放约100亿吨二氧化碳，但碳捕集能力仅为每年300万吨左右，应用规模不到万分之一。对于以煤炭为主要能源结构的中国而言，为达到控制温室气体的目标，增加碳捕集技术的应用十分重要。

　　我汇总了碳捕集的十大应用场景，包括钢铁、工业、航运、煤电、能源、汽车、石化、水泥、油田、制氢。每个应用场景对应一份深度研究，大家可以下载全文阅读

　　高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，其产量占世界生铁总产量的95%以上。高炉煤气（BFG）是高炉炼铁过程产生的副产品，产量巨大。BFG的主要成分为20%～28%的CO、17%～25%的CO2、50%～55%的N2和1% ～ 5%的H2。适用于钢铁BFG碳捕集的技术，根据气体分离方式不同，可分为化学吸收法、物理吸附法和膜分离法。

　　总体上，化学吸收法捕集率易获得高捕集率和高纯度的CO2产品气，但涉及工艺复杂；膜法难以同时 达到高捕集率和高纯度，但具有工艺简单等优点；吸附法处理大气量时具有设备占地面积大等缺点。对于不同捕集情景下具体工艺的选择，还需要考虑技术、经济和环保等多种因素的影响。

　　碳捕集工艺在BFG中具有不同的适用性和经济性，对于BFG热值 的影响主要反映在获得CO2产品的纯度和CO2 捕集率的差异。在相同BFG原料气量条件下，这些差异决定了不同的碳捕集量和处理后不同的热值提升幅度; 在相同碳捕集量的条件下，这些差异决定了原料BFG的需求量以及处理后热值提升的幅度; 在BFG和焦炉煤气（COG）等高热值气体混合后捕集的条件下，这些差 异决定了BFG和COG等混合的比例。

　　目前全球碳捕集与封存技术的公开数量已达3000 项以 上，石油化工行业是碳捕集与封存技术的主要应用领域，排放、成本、效率和能耗是该技术创新的主要着力点。

　　从国际发展布局看，中美两国是碳捕集与封存技术创新和应用大国，其技术发展兴起于装备领域，发展脉络历经生物技术、燃料与燃烧工艺技术、回收再利用技术、量化控制技术，逐步发展到目前最为热门的碳足迹、碳捕集与封存技术。

　　碳捕集与封存技术经历了导入期、成长期、成熟 期和稳定期，未来随着全球低碳政策的大量出台，以及碳税、碳交易制度的逐步成熟，碳捕集与封存 技术可能会迎来其第二轮的快速增长。碳捕集与封存技术的研究可为工业用能结构优化和绿色低 碳转型提供一定的借鉴。

　　未来航运业可能应 用 CCUS技术实现减排的两种设想。一是建设集海上二氧化碳转移、 绿色能源生产及船舶燃料供应加注于一体的综合产业集群。简炎钧提出了“深远海绿色能源基地”概念， 主要出于两方面的考虑。

　　首先是为 了解决国际航运业未来的绿色低碳燃料供给问题。可供加装 CCUS系统的船舶卸载、转移捕集到的二氧化碳。要想真正实现这个概念，还有一些技术和产业上的问题需要注意，包括深远海风电技术、低成本海上风电制氢技术、大规模二氧化碳催化 制甲醇技术等。

　　二是航运公司通过在陆上投资建立CCUS设施进行碳抵消。这一设想的可能性是基于航运业碳排放 市场引入碳信用、碳抵消机制。假设航运公司投资建设陆上CCUS系统， 可以通过从陆上燃油生产端或其他方面捕集、封存二氧化碳来抵消 舶的碳排放，形成跨行业的碳转移， 从而达到碳中和。

　　燃煤电厂碳捕集技术可以分为燃烧前碳捕集、富氧燃烧及燃烧后碳捕集等，对采用不同碳捕集技术的电厂大型CCUS项目数量进行统计分析，可知采用燃烧后捕集技术的项目最多，达到18项。

　　燃烧后捕集技术，是指从燃烧设备（锅炉、燃气机等）化石燃料燃烧的烟气中采用化学或物理方法对CO2进 行选择性富集。该技术相对成熟和简单，不需要大面积改造电厂，在实际应用中只需对原有电厂小幅改造即可满足脱碳要求，因此，燃烧后CO2捕集技术将是未来应用范围最广泛的碳捕集技术。

　　燃烧后捕集技术一般有化学吸收法、物理吸收法、 吸附分离法、膜分离法、膜吸收法等，目前多侧重于化学吸收法、膜分离法以及低温液化分离法。而国际上相对较成熟、应用最广泛的工艺技术是化学溶剂吸收/再生法回收CO2，已经在化学、石化领域应用多年，适应性强，应用前景巨大。

　　CCUS 与氢能技术耦合：由于炼化和氯碱等行业常产生大量多 余氢气，未来技术成熟后，有望与CO2发生化学反应，低成本制取甲醇或多元醇。通过CCUS技术捕 集在制氢过程中排放的CO2，一方面可以采用捕集或资源化利用的方式，另一方面可与制得的H2 通过化学合成等技术得到具有高附加值的有机化学品，从而产生收益。

　　CCUS 与风光互补技术耦合：风能属于可再生清洁能源，技术相对成熟且成本不断下降。虽然稳定性差，但若将其与无需连续供电的CCUS技术耦合，整个流程碳排放较小，可以加快CCUS产业链的发展，促进规模化减排的分布部署。同样， 太阳能作为一种新兴的可再生能源，与CCUS技 术耦合利用，产生的热能可直接用于CO2化学法捕集工艺的能量供应，产生的电能可为CCUS工 艺提供能源动力，捕集的CO2可通过加氢等化学 转化形成醇类有机燃料。

　　CCUS 与生物质能技术耦合：生物质发电＋CCUS 是实现中长期全经济范围 “净零碳排放”潜在的关键技术，有必要为推进中长期温室气体的净零排放提供技术储备。

　　早在2010年，沙特阿美石油公司研究发展 部就开始发展汽车碳捕集技术。在短短18个月的时间里，沙特阿美就设计 出全球第一款碳捕集汽车模型。

　　这一技术是在不改变汽车引擎设计的基础 上，实现对汽车尾气中CO2的分离和存储。在2012年的一次测试中显示， 这款汽车能够将汽车排放的10%CO2 捕集起来。经历了几年的技术改进升级后，新一代技术能将CO2的捕集比例从10%提高到25%。

　　据悉，全球有25%的CO2排放来自于交通领域，如果汽车碳捕集技术继续突破，未来必将为石油带来一场，而这将是一场利好的。沙特阿美公司石油日产量达到1000万桶左右，目前约占世界石油日产量的10%。按照目前的石油 开采速度保守估计，沙特的石油至少还能开采70年。在新能源技术不断发 展的今天，像沙特阿美这样的石油公司显然不会坐以待毙，也在积极发展石油科技，为石油行业的长远发展谋划布局。

　　CCUS技术涉及到CO2的捕集、运输及封存利用， 就整条产业链而言，成本高是制约其发展的重要因素， 这是由于烟道气中的主要成分为氮气，而CO2的含量相对较低，从而导致分离能耗大，捕集成本高。

　　而对于石油石化行业，为了满足石油开发的需求，提高石油采 收率，通常将CO2注入油气层进行驱油，气源多数来自燃煤电厂烟道气中的 CO2，捕集到的CO2又要通过 管道运输到相应油井处，成本较高。

　　适用于水泥厂的新型外燃式高温煅烧回转窑脱碳工艺：该工艺流程如图3所示，原理是根据捕集CO2 量的要求，将原本送入预热器下料管的生料，分出 一定量送入外燃式高温煅烧回转窑中分解。

　　由于采用外燃式技术，生料在回转窑内被窑外燃料燃烧加热，窑内分解出的CO2浓度很高，同时由于燃料与物料不直接接触，分解出来的氧化钙活性较高， 可以直接吸收原料中分解出来的 SOx。

　　分解出来 的气体只含少量的SOx、NOx、粉尘，先经过换热器 将高温分解气体冷却降温后送入除尘器除尘，再送 入脱硫床、干燥床、精密吸附床进一步脱硫、干燥、 除尘并除去氮氧化物等杂质，然后送入食品级精馏塔精馏提纯，最后送入储存罐。燃料燃烧烟气废热 和高温CO2冷却余热可用余热锅炉回收发电，也可以用来预热燃料燃烧所需要的空气。