工业捕碳技术种类：发电厂与燃烧捕集二氧化碳

对于从发电厂中捕获二氧化碳，经典的基本方法有三种：燃烧后，燃烧前和富氧燃烧。图18.1所示为常规情况与上述三种方法进行的描述总结。

图18.1 化石燃料发电系统的原理流程图

a）常规情况，无捕获 b）燃烧后捕获 c）燃烧前捕获 d）富氧燃烧

燃烧后捕获是在下游企业中采用的方法，燃烧过程像平常一样，但是，需要对废气进行处理以捕获二氧化碳。这种方法适用于现有的内部没有大的变动的工厂，因此在短期应用中非常适合。其缺点是在大部分情况下，必须要处理低浓度低压力的大量高速流动的气体，所以需要较大的设备。因此，需要以高投资成本（因为规模大）和高运行能量成本（必须支付预浓缩和压缩的热力学成本）为代价。但是能在大气压下燃烧的先进发电厂例外。燃烧后捕获的主要潜在应用将是燃煤，燃油和燃气发电厂，这些电厂在全球拥有5000GW_t以上的热容量，同时也包括天然气联结循环发电（NGCC）（600GW_t以上）和一些煤粉电厂（300GW_t以上）。后两种都是高科技高效的电厂，并且非常适合安装捕获装置。

燃烧前捕获方案用于气化厂：IGCC电厂和从燃料中提取氢气的工厂。前者只占世界发电量的0.1%，对于燃烧前捕获来说，后者有更大的潜在发展空间。对于这两者而言，燃料都需要用水蒸气和富含氧气的空气气化来生成合成气（主要是一氧化碳和氢气），此时碳的主要存在方式为一氧化碳。用一种叫做气体变换的工艺来处理这种合成气，使之与水蒸气反应并把大部分一氧化碳转变为二氧化碳和氢气。在二氧化碳浓度仍然很高（例如40%的二氧化碳）以及低于大气压（例如15bar）情况下，二氧化碳的捕获过程可直接放置在气体转换的后面和燃气涡轮机或氢气净化厂的前面。(www.xing528.com)

浓度和压力是热力学有利的条件，但是

●工厂的初始流程图需要做进一步必要的改进；

●对于IGCC电厂必然存在能量损耗，本质上与送到燃气涡轮机的天然气的热值损失有关（从根本上来说，转换过程是用一个H₂分子取代一个CO分子，这就存在着40kJ/mol以上的热力学损失）。

富氧燃烧发生在氧含量很高的空气中，散热物质（对于避免过高的温度仍然是很必要的）是循环的水和二氧化碳而不氮气。关于这种方法在后续部分有更详细的说明。