CCS调研报告

碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）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，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。

CCS技术包括CO2捕集、运输以及封存三个环节，商业化的二氧化碳捕集装置已经有一定运营经验，技术已发展得较为成熟，二氧化碳封存技术也有4个项目在运行，二氧化碳同时也广泛应用于强化石油开采（EOR）。不过CCS还存在一定的技术风险，需要更大规模的示范运营。

二氧化碳捕集

二氧化碳的捕集方式主要有四种：燃烧前捕集（Pre-combustion）、富氧燃烧（Oxy-fuel combustion）、燃烧后捕集（Post-combustion）以及工业分离（Industrial Separation）。其中工业分离从技术原理上，可以归入前三种。

1 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二氧化碳（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。

2 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。目前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的难题是制氧技术的投资和能耗太高，现在还没找到一种廉价低耗的制氧技术。

3 燃烧后捕集

即在燃烧排放的烟气中捕集CO2，目前常用的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（变温变压吸附），而膜分离法技术还处于发展阶段，但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有巨大潜力的技术。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。

二氧化碳运输

捕集到的二氧化碳必须运输到合适的地点进行封存，可以使用汽车、火车、轮船以及管道来进行运输。一般说来，管道是最经济的运输方式。2008年，美国约有5800千米的CO2管道，这些管道大都用以将CO2运输到油田，注入地下油层以提高石油采收率（Enhanced Oil Recovery, EOR）