Page 111 - 科技创新肩负应对气候变化新使命

第三章 气候变化科技发展

冷却、除水、静电除尘、脱硫与脱硝等。烟气在预处理后，进入吸收塔，吸收塔
温度保持在 40 ～ 60℃ ，CO2 被吸收剂吸收，通常用的溶剂是胺吸收剂（如一乙
醇胺 MEA)。然后烟气进入一个水洗容器以平衡系统中的水分并除去气体中的溶

剂液滴与溶剂蒸汽，之后离开吸收塔。吸收了 CO2 的富溶剂经由热交换器被抽
到再生塔的顶端。吸收剂在温度 100 ～ 140℃和比大气压略高的压力下得到再生。
水蒸汽经过凝结器返回再生塔，而 CO2 离开再生塔。再生碱溶剂通过热交换器
和冷却器后被抽运回吸收塔。

富氧燃烧系统是用纯氧或富氧代替空气作为化石燃料燃烧的介质。燃烧产物
主要是 CO2 和水蒸气，另外还有多余的氧气以保证燃烧完全，以及燃料中所有
组成成分的氧化产物、燃料或泄漏进入系统的空气中的惰性成分等。经过冷却水

蒸汽冷凝后，烟气中 CO2 含量在 80% ～ 98% 之间。这样高浓度的 CO2 经过压缩、
干燥和进一步的净化可进入管道进行存储。CO2在高密度超临界下通过管道运输，
其中的惰性气体含量需要降低至较低值以避免增加 CO2 的临界压力而可能造成
管道中的两相流，其中的酸性气体成分也需要去除。此外 CO2 需要经过干燥以
防止在管道中出现水凝结和腐蚀，并允许使用常规的炭钢材料。在富氧燃烧系统

中，由于 CO2 浓度较高，因此捕获分离的成本较低，但是供给的富氧成本较高。
目前氧气的生产主要通过空气分离方法，包括使用聚合膜、变压吸附和低温蒸馏。
燃烧前捕获系统主要有 2 个阶段的反应。首先化石燃料先同氧气或者蒸汽反应，

产生以 CO2 和 H2 为主的混合气体（称为合成气），其中与蒸汽的反应称为“蒸
汽重整”，需在高温下进行；对于液体或气体燃料与 O2 的反应称为“部分氧化”，
而对于固体燃料与氧的反应称为“气化”。待合成气冷却后，再经过蒸汽转化反应，
使合成气中的 CO 转化为 CO2，并产生更多的 H 。最后，将 H2 从 CO2 与 H 的
混合气中分离，干燥的混合气中 CO2 的含量可达 15% ～ 60%，总压力 2 ～ 7MPa。

CO2 从混合气体中分离并捕获和存储，H2 被用作燃气联合循环的燃料送入燃气
轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。
这一过程也即考虑碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电（IGCC)。从 CO2

和 H2 的混合气中分离 CO2 的方法包括：变压吸附、化学吸收（通过化学反应从
混合气中去除 CO2，并在减压与加热情况下发生可逆反应，同从燃烧后烟道气中
分离 CO2 类似）、物理吸收（常用于具有高的 CO2 分压或高的总压的混合气的
分离）、膜分离（聚合物膜、陶瓷膜）等。

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