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零碳排放天然气发电技术

2018-06-16 00:00编辑:UC彩票人气:


    《麻省理工科技评论》近日揭晓 2018 年“全球十大突破性技术”(10 Breakthrough Technologies),这份全球新兴科技领域的权威榜单至今已经有 17 年的历史。


 
     入选理由:一种针对天然气发电厂的新工程学方法,将二氧化碳回收再利用
 
    技术突破:一家发电厂能够以廉价高效的方式捕捉天然气燃烧释放的碳元素,避免了温室气体的排放
 
    重大意义:天然气发电为美国提供了近 32% 的电力,其碳排放量也达到电力部门总碳排放量的 30%
 
    主要研究者:8 RiversCapital、Exelon 电力公司、CB&I等
 
    成熟期:3-5 年
 
    在可预见的未来,我们可能要一直将天然气作为主要的发电能源之一。现成又便宜的天然气发出的电占美国总发电量的 30%, 全世界发电量的 22%。天然气虽然比煤炭清洁得多,仍造成了大量的碳排放。
 
    在美国炼油工业区的中心休斯顿城外出现了一家前沿发电厂,他们正在测试一项可以实现清洁天然气能源的技术。这家公司拥有 50 兆瓦特的项目,他们就是 Net Power。该公司相信他们能捕获天然气发电过程中释放的所有二氧化碳,同时又能够以低廉的成本发电,至少和标准天然气发电厂的成本相同。
 
    如果此举真的可以实现,就意味着从此就可以以合理的价格从化石燃料中获得零碳能源。这样的天然气发电必会改善能源供给的局面,因为它既不像核能那样成本高企,也不像可再生能源那样供给不稳。
 
    Net Power 公司是 8 Rivers Capital,Exelon 电力公司以及 CB&I 能源公司合作的产物。这家公司的发电厂已经在试运行且开始了初始测试,他们打算在未来几个月内就公布初次评估的结果。
 
    这家发电厂将燃烧天然气产生的二氧化碳放置到高压高温的环境中,并用合成的超临界二氧化碳作为“工质”,驱动一个特制的涡轮机。其中,大部分的二氧化碳都能被不断地再利用,剩下不能利用的可以用一种低成本的方式捕获。
 
    降低成本的关键在于出售部分二氧化碳。目前二氧化碳主要用于协助开采原油。这个市场容量有限,也并不环保。然而最终 Net Power 希望其他行业对二氧化碳的需求能够涨起来,比如水泥制造业、塑料制造业及其他碳基材料行业。
 
    Net Power 的科技并不能解决天然气带来的所有问题,尤其是开采方面的问题,但是只要我们还在使用天然气,就应该让天然气变的更清洁。在正在发展的所有清洁能源技术中 Net Power 的技术是最有远见的技术之一,他向我们展示的是一个真真切切的可减少碳排放的新突破。
 
    专业解读
 
    中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛:中国目前天然气约占总电力供应量的 3%,截止 2020 年预计将占 6.7%。为使以天然气和煤炭等为燃料的火电厂更清洁环保,在现有技术体系通常是进一步增设 CO2 吸附、脱硫脱硝、降灰等环保装置来实现。
 
    然而,这些手段大都是补救性质的,会增加发电成本和能耗,降低经济效益。Net Power 公司则不然,在天然气发电领域,他们选择了源头创新,彻底摒弃传统的以水蒸气为工质的热能循环过程,选用全新的以高压高温超临界 CO2 为介质的 Allam 循环过程。这样就从本质上解决了 CO2 排放和 NOx 污染的问题,且回收的 CO2 还变废为宝,可应用于采油或作为化工原材料等利用。
 
    该技术发电综合效率更高,设施大幅简化,固定投资少,占地面积小。如果该技术成熟并实现产业化,将引领热力发电领域的技术革命,不仅对天然气发电意义重大,对煤电领域也有非常重要的参考价值。另外,该技术的突破还有望改变当前全球碳排放和碳交易的格局。
 
    该技术的工艺方案独辟蹊径,从热力学原理上是可行的,但估计存在如下工程技术难点:一、由于工质从水蒸气变成了 CO2,对装置的技术要求变化会很大,许多设备都需重新设计开发,其与工艺的匹配性还需进一步的中试和工业示范验证。二、由于燃烧气氛从空气改为纯氧,这就需要在前端增加空气分离装置,会增加一些固定投资和单位能耗。此外,由此带来的燃烧速度控制和安全隐患亦不容小觑。
(来源:未知)







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