文章来源 美国煤炭杂志2020年第1期

    燃烧后碳捕集和封存（CCS）是可行的。这是一套可以应用于煤炭的技术，但同样也适用于希望大幅削减二氧化碳排放量的其他行业。推动气候变化行动的一个误解是，经常错误地将目标对准各个部门。为了在实现全球减排目标的同时促进繁荣，需要跨部门快速、广泛地采用大规模的CCS。

01 基础学习来自煤炭CCS

    2014年10月开始运行，位于加拿大萨斯喀彻温省南部的SaskPower边界大坝3号CCS设施（BD3）是世界上第一个在燃煤电厂上安装燃烧后CCS的设施。BD3项目对已有45年历史的机组进行了翻新（包括汽轮机和发电机的更换），将其再延长30年的使用寿命，并对其进行了改造，以便与CCS装置（包括用于去除二氧化硫和颗粒物的烟气预处理装置）。BD3的设计捕集率为90%，将二氧化碳排放量降低到120-140吨/千瓦时。2019年秋季，BD3达到了一个里程碑-捕集和封存300万吨二氧化碳。BD3的成功证明了学习源于实践。这就是为什么SaskPower和必和必拓在2016年成立了国际CCS知识中心（Knowledge Centre），与全世界分享BD3丰富的专业知识。

02 第二代CCS

    BD3是大规模碳捕集的先例，是知识中心第二代CCS研究的基础，Shand CCS可行性研究（Shand 研究）——基于Shand电厂（一个拥有28年历史的相邻燃煤电厂）。这项研究显示，下一个工厂捕集每吨二氧化碳的成本将便宜67%。

03 煤炭以外-生物CCS

    知识中心进一步探讨了他们在Shand的研究结果，并评估了CCS生物能源的潜在影响。生物能源是可再生能源，如农业和林业废弃物产生的能源。当生物能源与碳捕集与封存相结合时，它被称为BECCS，当这两种技术协同工作时，排放量就会向等式的反面移动。

04 煤炭以外-天然气CCS

    天然气发电经常作为能源部门减排的一种解决办法加以推广。然而，尽管天然气联合循环（NGCC）电厂的排放量远低于传统燃煤电厂，但其二氧化碳排放量仍然很大。由于具有碳捕集功能的天然气可以使用燃烧后捕集（PCC）技术，因此从目前运行的CCS设施（如BD3）中吸取的经验教训可以帮助它们取得成功。天然气PCC技术面临的技术障碍较少，部分原因是天然气排放的污染物较少。世界各地正在开发几种天然气捕集技术，许多项目正在西欧进行。 美国也看到了在NGCC上CCS的价值。2019年9月，能源部选择了9个项目，获得5540万美元的联邦资金，用于大型CCS项目的研发成本分摊。这些项目支持天然气和燃煤电厂商业规模CCS的前端工程和设计（FEED）研究。

05 煤炭以外-工业用CCS

    在世界范围内，控制火电厂设计和运行的物理和经济状况非常相似。由于CCS可用于各种烟气流，Shand研究的许多发现可以进一步应用于工业过程的后燃烧捕集，如水泥、钢铁和化学制造。工业二氧化碳排放量占全球二氧化碳排放量的24%，水泥工业占全球二氧化碳排放量的1/3，或高达全球排放量的8%。水泥排放通常被认为很难减少，因为超过一半的排放与工艺有关——二氧化碳是通过化学反应释放出来的，不能通过改变燃料或提高效率来消除。因此，水泥生产是燃烧后碳捕集的自然候选。为了减少温室气体排放，莱海水泥公司和知识中心正在阿尔伯塔省埃德蒙顿市莱海水泥厂进行一项商业规模的CCS项目的可行性研究。 碳捕集与封存的改造节省了资金并减少了排放通过增加碳捕集与封存设施，可对流动资产（无论是水泥、煤炭还是其他工业工厂）进行改造，从而支持各部门实现其温室气体减排目标，同时有助于避免成本高昂且复杂的改造。

参考文献

[1]The International CCS Knowledge Centre, “The Shand CCS Feasibility Study Public Report”.

[2]CSIRO, Australia, “Towards Zero Emissions CCS in Power Plants Using Higher Capture Rates or Biomass,” IEA Greenhouse Gas R&D Programme (IEAGHG) Technical Report(2019-02).

[3]U.S. Department of Energy, Office of Fossil Energy, “FOA 2058: Front-End Engineering Design (FEED) Studies for Carbon Capture Systems on Coal and Natural Gas Power Plants.”

[4]International Energy Agency (IEA), Paris, “World Energy Outlook 2017,” https:// www.iea.org/weo2017/ Coal co-firing with biomass is being done throughout the world and accommodates the development of biomass supply.

Corwyn Bruce，P.Eng.是国际CCS知识中心的项目开发和咨询服务副总裁。原文可在美国煤炭协会官方出版物《美国煤炭杂志》（2020年第1期）第40页找到。

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