Существует ряд технологий улавливания диоксида углерода из газовых потоков, однако они до сих пор недостаточно адаптированы для крупномасштабного применения, требуемого на угольных электростанциях. В прошлом основное внимание уделялось получению чистого CO₂ для промышленных целей, а не снижению его уровня в сопутствующих выбросах при производстве электроэнергии.
Возможность отделения углекислого газа от метана, смесь которых поступает из скважин по добыче природного газа, известна. Однако развитие технологий улавливания и хранения углерода (сокращенно УХУ) при сжигании угля в последние несколько лет замедлилось.
В середине 2010 года Международное энергетическое агентство (МЭА) опубликовало отчет, в котором говорилось, что УХУ является сложной задачей, и перечислило 26 миллиардов долларов на развитие этого направления.
В августе 2019 года Глобальный институт по улавливанию и хранению углерода (Global CCS Institute) сообщил, что в настоящее время находятся в эксплуатации 17 крупномасштабных мировых проектов УХУ, но только два из них относятся к угольной энергетике. Остальные относятся к промышленным выбросам от установок по переработке природного газа, химическому производству, производству этанола и стали, а также удобрений и водорода. Эти проекты институт отмечает в своей базе [1].
Общее количество CO₂, которое удалось уловить с помощью 22 реализованных проектов, перечисленных Глобальным институтом тремя годами ранее, составило около 40 Мт/год. Еще шесть крупномасштабных проектов УХУ тогда находились на наиболее продвинутой («определяющей») стадии разработки, позволяющей уловить дополнительно около 6 Мт углекислого газа в год. Еще 12 крупномасштабных проектов УХУ находились на ранних стадиях («определение» и «оценка») планирования с общим потенциалом улавливания CO₂, составляющим 25 Мт/год.
Улавливание диоксида углерода из потоков дымовых газов после сжигания угля в воздушной среде - это сложный и дорогостоящий процесс, так как его концентрация составляет в лучшем случае всего около 14%, остальное - это азот, и кроме этого, дымовой газ имеет высокую температуру.
Когда дымовые газы проходят через раствор амина, CO₂ абсорбируется - это основа процесса улавливания углекислого газа. Позже его можно высвободить, нагревая раствор. Аминовая очистка также используется для удаления CO₂ из природного газа. Этот процесс требует значительных затрат энергии. Для новых электростанций это значение указывается как 20-25% от мощности энергетической установки. Никакие промышленные электростанции эту технологию пока не используют.
Если уголь сжигается в кислороде, а не в воздухе, это означает, что дымовой газ состоит в основном из CO₂ и, следовательно, его легче улавливать с помощью аминовой очистки - это примерно вдвое дешевле, чем улавливание на обычных установках.
Установка с комбинированным циклом интегрированной газификации (КЦИГ) - это метод производства водорода и монооксида углерода (CO) из угля с помощью пара. Полученные вещества в дальнейшем сжигаются для производства электроэнергии в газовой турбине с использованием вторичной паровой турбины (то есть в комбинированном цикле). Если в газогенератор с КЦИГ подавать кислород, а не воздух, дымовой газ будет содержать высококонцентрированный CO₂, который можно легко уловить.
При дальнейшем развитии процесса КЦИГ добавится реактор сдвига для окисления CO водой, так что поток газа будет состоять в основном из водорода и диоксида углерода с некоторым количеством азота.
CO₂ с некоторыми примесями H₂S и Hg перед сжиганием будет отделяться (с извлечением около 85% CO₂), и в качестве топлива для выработки электроэнергии будет использоваться только водород (или его можно использовать для других целей), в то время как концентрированный углекислый газ под давлением станет легко утилизировать.
H₂S окисляется до воды и серы, которая является товарной. Пока никакие коммерческие электростанции эту технологию не используют. В настоящее время установки КЦИГ обычно имеют тепловой КПД 45%.
Кислородная технология может быть использована для модернизации существующих пылеугольных электростанций, которые остаются основой производства электроэнергии во многих странах.
Ссылки:
1. https://co2re.co/FacilityData
Источник: World Nuclear Association
Если сжигать уголь в сильно увлажненном воздухе, то решится несколько проблем. Такое сжигание называется влажное горение или wet combustion, оно более эффективно, экологично, экономично. Кроме экологии выбросов есть эффект в эффективности горения - снижается расход топлива.
Написать комментарий
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности