零排放循环与大融合：实现工业零排放的未来方向

所有的零排放循环都可以看成是电力和CO₂的联产过程。产生的CO₂量可能超过工业需求。CO₂最大的消费者是EOR（驱油回收）和ECBM（驱煤层甲烷气回收）。基于零排放，Yantovsky和Kushnirov提出应当考虑目前以及未来的电力工业、石油和天然气工业的大融合（2000b），Yantovsky也研究了一些相关的循环（2000c）。

Akinfiev等（2005）展示了CO₂注入地下的最终目标：一种可能通过将CO₂与正硅酸铁反应转化为甲烷的方法。

全球范围内，在2020年适合采用AZEP技术的燃气电厂容量估计在数十GW。之后，给定一个市场，据估计在不到10年之内可以得到商业化的AZEP循环（Sundkvist和Eklund，2004）。

正如整本书所提到的，清洁能量系统电厂很快会与许多其他的示范和商业化电厂汇集在一起。总的来说，看起来ZEPP已接近于商业化。感兴趣的读者可以在以下文献中找到很好的有关ZEPP的综述，如Go¨ttlicher（1999，2003）、Bolland（2004a，2004b）、Gupt（2003）以及Bredeson等（2004）。以上只有最后一篇文献包含了集成氧离子传输膜的ZEPP。最近有一篇关于CO₂捕获技术的综述，由在VGB（2005）来自10个电力公司的12位顶级专家完成（2005）。不幸的是，这篇综述几乎忽略了用于生产氧气的ITM反应器，仅提到了几种膜技术，包括AZEP循环，只作为未来技术的一个例子。这篇报告的作者声称碳回收总会使一个循环的发电效率下降。然而，这种说法未必是真的。例如，在ZEITMOP循环中，再循环的CO₂经过一个朗肯循环后，事实上提高了发电的效率。

最先进的看来是德国的燃烧褐煤的ZEPP或SchwarzePumpe工程。工程总的规划如图2-22所示。

(www.xing528.com)

图2-22 Schwarze Pumpe ZEPP工程规划（于2008年动工）（来源http：//www.vattenfall.com/；accessed Nov．11，2007）

很自然，最好的动力循环的选择依赖于经济性，也叫发电成本（COE）。在本书的末尾，我们给出了一个通用的包括COE的优化方法（Pareto优化）。图2-23显示了有关不同的零排放电厂的一些初步的比较数据。总的来讲，经过精确的计算，考虑ZEPP和不考虑ZEPP循环之间的COE的差异并不太大。

图2-23 不同的ZEPP成本效率比较（来源：Repot IEA GHG R＆D Programme，2007年5月）

PF—燃煤电站 IGCC—整体煤气化联合循环 PFoxy—燃煤电站采用富氧燃烧捕获CO₂ NGCC—燃气蒸汽联合循环