地球の気候は、地球温暖化を特徴とする重大な変化を遂げています。これは、世界の生態系と社会的および経済発展に重要な影響を及ぼします。研究では、これは主に、化石燃料を使用して人間によって放出されるCO2などの温室効果の温暖化効果によるものであることが示されています。ここ数十年で、CO2排出量は経済発展とともに増加しています。 2006年、世界のCO2排出量は280億トンに達し、そのうち中国は20.2％を占めました。石炭、石油、天然ガスなどの化石燃料は、CO2排出量の主な供給源であり、石炭は最もCO2を放出します。石炭は比較的「汚い」エネルギー源です。同じ発熱量の石炭は、石油や天然ガスよりもはるかに多くのCO2を放出し、CO2排出量の最も重要な供給源です。 2006年、石炭は世界の主要なエネルギー消費のわずか26％を占めましたが、そのCO2排出量は41.7％を占めました。この問題は私の国で特に顕著です。2007年、私の国の石炭消費量は25億9000万トンで、私の国の主要なエネルギー消費の69.5％と私の国のCO2排出量の80％以上を占めています。このうち、131億トンが発電に使用されました。 2008年、熱発電は私の国の総発電の80％を占めましたが、そのほとんどは石炭火力発電所からでした。低価格、豊富な準備金、簡単なアクセスにより、石炭はこれから長い間私の国の主要なエネルギー源のままです。
現在、主にCO2排出量を制御するには次の方法があります。エネルギー効率の向上、風力エネルギー、太陽エネルギー、バイオマスエネルギー、原子力エネルギーなどの再生可能エネルギーの使用、化石燃料の燃焼にCO2捕獲技術を使用しています。
近い将来、化石燃料は引き続き主なエネルギー源であり、CO2排出量を削減するためにCO2キャプチャテクノロジー（CCS）を採用する必要があります。熱発電所はCO2排出量の最も重要な供給源であり、そのCO2排出量は総計の40％を超えています。集中排出と簡単な制御により、CO2キャプチャおよびストレージテクノロジーの主要なアプリケーションオブジェクトになりました。
CO2キャプチャとストレージとは、発電所から放出されたCO2の収集を指し、パイプラインを介してCO2保管場所に輸送します。この記事は、主にCO2キャプチャテクノロジーに焦点を当てています。現在、CO2キャプチャテクノロジーには3つの主要なタイプがあります。
戦後キャプチャテクノロジー
酸素濃縮燃焼技術
戦前キャプチャテクノロジー
キーワード：CO2キャプチャ。熱発電所;酸素濃縮燃焼;煙道ガス捕獲;戦前キャプチャ
戦後キャプチャテクノロジー
巻き戻し後のキャプチャテクノロジーは、燃焼後の煙道ガスの炭素を捕獲するために使用されます。モノエタノールアミン（MEA）またはその他の溶液を使用して、煙道ガスのCOを直接吸収して捕獲します。 MEA溶液は、CO2、H2Sなどの天然ガスの酸性ガス不純物を除去するために使用されている有機化学溶媒です。 CO2の吸収は、化学吸着に属し、加熱下でCO2を放出できます。この方法を使用して煙道ガスでCO2をキャプチャすると、煙道ガスでCO2の75％〜90％を除去し、99％の純度でCO2を取得できます。
煙道ガスでCO2を捕獲するには、CO2を吸収および放出するために、吸収塔と再生塔を機器に追加する必要があります。さらに、蒸気システムを変更して蒸気を抽出して溶液を加熱し、CO2を放出する必要があります。低い煙道ガス圧（一般的に大気圧に近い）、低CO2濃度（10％〜15％）、および巨大なガスの流れにより、捕獲システムは大きく、多くのエネルギーを消費します。マンバスティオン後のキャプチャテクノロジーの主なエネルギー損失は、MEA溶液の再生にあります。 CO2キャプチャを備えた新しく構築されたユニットの場合、同じパラメーターを持つユニットと比較して効率が約20％〜30％低下すると推定されており、MEA溶液の再生によって消費されるエネルギーは、消費された総エネルギーの半分以上を占めています。再生に必要なエネルギーは、通常、タービンの低圧蒸気抽出に由来します。 Alstomは、米国のユニットのCO2キャプチャ修正を研究しており、中圧シリンダー後の蒸気の79％がMEA溶液の再生に使用されることを示しています。蒸気を抽出すると、ユニットが最適な条件下で動作するのを防ぐため、効率は低下し続けます。
さらに、煙道ガス中のSO2やNO2などの酸性ガスは、MEA溶液と反応して熱安定性塩を生成し、MEA溶液の損失をもたらします。したがって、煙道ガス中の酸性ガスの含有量は約10x10 "で制御する必要があります。これには、脱硫効率を改善するために脱硫システムの修正が必要です。X、いいえからX煙道ガスは主にNOであり、NO2は約5％のみを占めているため、通常のSCRシステムはニーズを満たすことができます。
酸素濃縮燃焼技術
酸素濃縮燃焼技術は、酸素生産技術を使用して純粋な酸素とリサイクルされた煙道ガスの一部を燃焼のためにボイラーに通し、煙道ガスのCO2濃度が95％以上に達し、直接圧縮して精製できます。
酸素濃縮燃焼技術を使用してCO2を捕獲するための機器には、主に空気分離装置、煙道ガス再循環装置、CO2圧縮および精製装置が含まれます。酸素濃縮燃焼技術の主なエネルギー損失は、酸素を生成するための空気の分離にあります。現在一般的に使用されている冷却および空気分離技術は多くのエネルギーを消費し、必要な電力は総発電の約18％を占めています。同時に、煙道ガスの流れの減少と排気熱損失の低下により、ボイラーの効率は約3％増加する可能性があります。全体として、発電所全体の効率は20％〜30％減少します。現在、酸素やイオン輸送膜（OTM）技術など、新しい低コストの酸素生産技術が研究中です。ブレークスルーが作成されると、酸素が豊富な燃焼技術のコストを大幅に削減できます。
煙道ガスの連続循環により、煙道ガスのSO2濃度は空気燃焼の2〜3倍です。石炭の硫黄含有量が高い場合、脱硫システムの後に煙道ガスを抽出して、機器の腐食を防ぐ必要があります。それが高くない場合、脱硫化装置をキャンセルできます。いいえX排出量は、低NOx燃焼技術の採用の前提で大幅に削減されます。一方で、それは煙道ガスにN2が不足しており、熱noがないためですX生成されます。一方、循環中にNOXをさらに減らすことができます。 CO2が圧縮され、液化された後、ボイラー空気に漏れている過剰な酸素を含む非凝縮ガス、SO2、noX、などは分離されます。汚染物質は、地元の環境保護要件に従って治療できます。
再燃前キャプチャテクノロジーは、主にIGCCテクノロジーと組み合わせて使用されています。 IGCC（統合ガス化の組み合わせサイクル）は、石炭ガス化技術と組み合わせサイクルを組み合わせた高度な技術です。 IGCCシステムは、CO2キャプチャ用のシフトリアクター、CO2分離、および圧縮精製装置を追加する必要があります。石炭は、高温、高圧、およびガス化剤の酸素が豊富な環境の下で、主にCOとH2で構成される合成ガスに変換されます。合成ガスのシフト反応器、COおよび水蒸気では、触媒の作用下でCOと水素を生成します。現時点ではガス圧が高いため、COの濃度も高く、ポリエチレングリコールジメチルエーテル法（セレキソール）を使用してCOを吸収できます。この方法は物理的な吸収法です。溶液の圧力を減らすことにより、CO2を放出し、溶液を再生できます。そのエネルギー消費量は、MEAメソッドのエネルギー消費よりもはるかに少ないです。同時に、ガス圧力が高いため、その後のCO2圧縮プロセスのエネルギー消費も減少します。一部の学者は500 MW IGCCシステムを分析し、CO2キャプチャシステムを設置した後、IGCCの効率が38.4％（HHV）から31.2％（HHV）に低下すると考えています。その中で、変換反応器とCO2の圧縮は最大の影響を及ぼし、効率をそれぞれ4.2％と2.1％減らします。この方法によるCO2除去のコストは約20ドル/tです。
技術的な見通し
マンバスティオン後のキャプチャテクノロジーは、最も成熟したテクノロジーであり、使用されています。私の国初の石炭火力発電所CO2キャプチャデバイス-Huaneng北京熱発電所3000〜5000t/年CO2キャプチャデモンストレーションデバイスがこの技術を使用しています。酸素濃縮燃焼技術は現在研究ホットスポットですが、この技術はあまり成熟しておらず、ほとんどが実験室とパイロット段階に残っています。世界最大の酸素濃縮燃焼プロジェクトは、2008年9月にドイツに建設された30 MW Vattenfallプロジェクトで、Alstom Technologyを使用しています。さらに、Black Hillsは、B＆W、Air Liquide、およびその他の企業とともに、米国ワイオミングに100MWの酸素濃縮燃焼発電所を建設します。このプロジェクトは2015年に完了する予定です。燃焼後のキャプチャテクノロジーと酸素豊富な燃焼技術の両方を使用して、既存の発電所を変換できます。酸素が豊富な燃焼技術のコストは比較的低いですが、CO2の一部しかキャプチャされない場合、燃焼後のキャプチャテクノロジーがより適しています。 IGCCは、世界で最もクリーンな石炭火力技術ですが、高コストと未熟な技術がそのアプリケーションを制限しています。ただし、CO2キャプチャをインストールした後、コストの増加は最小であり、CO2除去コストも最低です。テクノロジーの開発により、IGCCは将来広く使用されます。欠点は、この技術は新しい発電所にのみ使用でき、既存の発電所の技術的変革には使用できないことです。
どのテクノロジーを使用しても、サイトには特定の要件があります。したがって、新しく設計された発電所は、CO2の捕獲を検討し、事前に使用する技術を検討し、CO2除去機器用の予備スペースを検討し、近くに適切な保管場所を見つける必要があります。
CO2キャプチャテクノロジーのプロモーション
CO2キャプチャテクノロジーは研究ホットスポットになりましたが、世界中でまだ促進されていません。これは主に次の要因によるものです。
（1）経済的考慮事項：CO2捕獲後、発電所全体の効率は20％〜30％減少し、発電のコストが大幅に増加します。すでに利益を上げている企業は、CO2を獲得する動機を持っていません。
（2）国家政策の影響：CO2の捕獲は、国家政策によって推進されなければなりません。政府は、CO2キャプチャおよび貯蔵技術の適用を促進するために、CO2排出税を課すなどのフォームを採用することを検討できます。
（3）国家政策の影響：CO2の捕獲は、国家政策によって推進されなければなりません。政府は、CO2キャプチャおよび貯蔵技術の適用を促進するために、CO2排出税を課すなどのフォームを採用することを検討できます。
（4）一般の意識：CO2キャプチャテクノロジーの採用後、電力価格は必然的に急激に上昇します。電力価格を引き上げたり、炭素税を徴収しているかどうかにかかわらず、一般の人々によって認識され、サポートされる必要があります。
建物のデモンストレーション発電所は、CO2キャプチャテクノロジーの促進を促進するための効果的な手段です。 EUは、2020年に世界中の大規模なプロモーションの準備をするために、2012年までに12の大規模なCO2キャプチャデモンストレーション発電所を建設することを計画しています。
結論
石炭火力発電所の3種類のCO2キャプチャテクノロジーが導入され、さまざまな技術の利点、短所、コストが比較され、CO2キャプチャテクノロジーの促進が分析されます。過剰なコストは、CO2キャプチャテクノロジーの開発を制限する主な要因です。包括的な考慮事項を作成する必要があり、統合システムはコストを削減するために合理的に設計する必要があります。たとえば、生成されたCO2を使用して、油田の油回収率を上げることができます。酸素濃縮技術では、輸入された液化天然ガスの冷たいエネルギーを空気分離に使用して、酸素生産のコストを削減できます。
