碳捕集

从科技部获悉，《“十二五”国家碳捕集利用与封存科技发展专项规划》（简称《规划》）已经正式发布。业内人士认为，这意味着碳捕集利用与封存产业即将开始快速发展的阶段 。

作为经济快速发展的发展中国家，过去30年我国温室气体排放增长迅速，年排放量已位居世界前列。尽管我国单位GDP的能耗和温室气体排放强度呈下降趋势，但能源消耗和温室气体排放总量持续增加的趋势短期内难以扭转。作为补救措施之一，人类正在尝试将碳进行捕获、利用与封存。

CCUS技术被认为是应对气候变化重要的技术路径之一，但从全球看，该技术仍处于研发和早期系统示范阶段，尚存在高成本、高能耗、长期安全性和可靠性待验证等突出问题 。

CCUS是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，用各种方法储存以避免其排放到大气中，并且加以合理利用的一种技术。它包括二氧化碳捕集、运输、封存和使用，可以使单位发电碳排放减少85%至90%。

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，CCUS显得尤为重要。事实上，国务院已经提出到2015年单位国内生产总值二氧化碳排放比2010年下降17%。 这意味着中国的碳捕集产业还有相当大的发展空间。

为此《规划》提出，到“十二五”末，突破一批碳捕集、利用与封存（CCUS）关键基础理论和技术，实现成本和能耗显著降低，形成百万吨级CCUS系统的设计与集成能力，构建CCUS系统的研发平台与创新基地，建成30-50万吨/年规模二氧化碳捕集、利用与封存全流程集成示范系统。 2100433B

该装置对电厂锅炉排烟进行脱硝、除尘、脱硫等预处理，脱除烟气中对后续工艺有害的物质，然后在吸收塔内复合溶液与烟气中的二氧化碳发生反应，将二氧化碳与烟气分离；其后在一定条件下于再生塔内将其生成物分解，从而释放出二氧化碳，二氧化碳再经过压缩、净化处理、液化，得到高纯度的液体二氧化碳产品。

这个脱碳装置就好比给燃煤电厂这个排放源戴上了一个大口罩，通过过滤把对环境没有任何影响的干净气体排放出去，而把二氧化碳留下来集中处理。

二氧化碳捕捉到了，接下来要如何处理呢？

二氧化碳的工业用途非常广泛：在机器铸造业，二氧化碳是添加剂；在金属冶炼业，特别是优质钢、不锈钢、有色金属冶炼，二氧化碳是质量稳定剂；在陶瓷搪瓷业，二氧化碳是固定剂；饮料啤酒业，二氧化碳是消食开胃的添加剂；做酵母母粉，二氧化碳是促效剂；在消防事业，二氧化碳是灭火剂。

二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuel combustion）和燃烧后捕集（Post-combustion）。

碳捕集与封存燃烧前捕集

燃烧前捕集主要运用于IGCC（整体煤气化联合循环）系统中，将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生CO2和氢气（H2），气体压力和CO2浓度都很高，将很容易对CO2进行捕集。剩下的H2可以被当作燃料使用。

该技术的捕集系统小，能耗低，在效率以及对污染物的控制方面有很大的潜力，因此受到广泛关注。然而，IGCC发电技术仍面临着投资成本太高，可靠性还有待提高等问题。

碳捕集与封存富氧燃烧

富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，但通过制氧技术，将空气中大比例的氮气（N2）脱除，直接采用高浓度的氧气（O2）与抽回的部分烟气（烟道气）的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。

欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高，还没找到一种廉价低耗的能动技术。

碳捕集与封存燃烧后捕集

燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2，如今常用的CO2分离技术主要有化学吸收法（利用酸碱性吸收）和物理吸收法（变温或变压吸附），此外还有膜分离法技术，正处于发展阶段，但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。

从理论上说，燃烧后捕集技术适用于任何一种火力发电厂。然而，普通烟气的压力小体积大，CO2浓度低，而且含有大量的N2，因此捕集系统庞大，耗费大量的能源。

CCS技术可以分为捕集、运输以及封存三个步骤，商业化的二氧化碳捕集已经运营了一段时间，技术已发展得较为成熟，而二氧化碳封存技术各国还在进行大规模的实验。

《碳捕集、利用与封存技术》基于国内外碳捕集、利用与封存（CCUS）技术的研究进展，阐述发展CCUS技术对于减少温室气体排放，应对气候变化的作用和意义；评估国际CCUS技术的发展现状；全面介绍CCUS技术流程及中国CCUS技术研发与工程实践；综述并分析世界主要国家CCUS政策法规与投融资机制，并在此基础上探讨中国CCUS技术发展与应用面临的政策需求及可供借鉴的经验；最后简要介绍世界各国CCUS技术发展的战略规划，展望CCUS技术在中国发展面临的机遇和挑战。