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北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:兩項新型技術(shù)可減少燃煤發(fā)電廠捕獲二氧化碳的成本，同時幫助電力部門遵循現(xiàn)有及擬議中的環(huán)保法規(guī)，包括減少溫室氣體排放的要求。這兩種方法都需要讓煤在純氧環(huán)境而不是在主要成分為氮氣的空氣中燃燒。包括東芝、紹爾(Shaw)以及Itea在內(nèi)的幾家大公司都已宣布計劃在未來幾個月內(nèi)為這兩項技術(shù)建造示范電廠。
在純氧中燃燒化石燃料的基本理念并不新鮮。其缺點是需要額外的設(shè)備來分離氧氣與氮氣，相較于傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠的技術(shù)成本更高。新技術(shù)試圖通過提高效率并減少燃煤發(fā)電廠其他領(lǐng)域的資本成本來抵消至少部分額外成本。其中包括簡化處理后程序，以滿足美國環(huán)保局的規(guī)定。
其中一項需要對氧氣加壓的新技術(shù)，目前正由位于馬塞諸塞州伍斯特市的ThermoEnergy公司及意大利的一家大工程公司Itea聯(lián)合開發(fā)。這項技術(shù)的一個版本日前已經(jīng)在新加坡的一座小電廠進行了驗證，結(jié)果顯示輸出熱量的功率可達15兆瓦(足以轉(zhuǎn)化為5兆瓦的電)。
該技術(shù)簡化了對煙道氣的清理;例如通過高溫燃燒，以玻璃形態(tài)捕獲部分污染物。ThermoEnergy業(yè)務(wù)開發(fā)副總羅伯特?馬爾斯(Robert Marrs)稱，該技術(shù)還能快速改變輸出功率，在30分鐘內(nèi)從裝機容量的10%提升至100 %。而傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠需要幾小時才能做到。更加靈活的發(fā)電能力可適應(yīng)風(fēng)力渦輪機和太陽能電池板等不穩(wěn)定的電力來源所導(dǎo)致的供電量波動。
馬爾斯表示上述優(yōu)勢，再加上該技術(shù)在將煤轉(zhuǎn)化為電能方面更高的效率，使得其成本效益大致相當于利用新技術(shù)改造后滿足環(huán)保局規(guī)定的燃煤發(fā)電廠，而且該技術(shù)產(chǎn)生的二氧化碳還易于捕獲。此外，該技術(shù)通過捕獲燃燒產(chǎn)生的水加以循環(huán)利用，能減少燃煤發(fā)電廠的凈能源消耗，使之對于較干旱的地區(qū)(如中國部分地區(qū))更具吸引力。
另一項更激進的技術(shù)正由初創(chuàng)公司Net Power聯(lián)合東芝、發(fā)電商愛克斯龍電力公司(Exelon)以及工程公司紹爾聯(lián)合開發(fā)。該技術(shù)可將燃煤發(fā)電廠當前約30%的發(fā)電效率大幅提高至超過50%。當今效率最高的發(fā)電廠使用兩個渦輪機：燃氣輪機與蒸汽輪機，蒸汽輪機利用的是燃氣輪機排出的廢熱。新的技術(shù)則通過將廢氣流中的部分二氧化碳重新導(dǎo)回燃氣輪機來利用廢熱，這樣就完全不需要蒸汽輪機。這有助于抵消購置分離氧氣設(shè)備的成本。與傳統(tǒng)發(fā)電廠排出的廢氣相比，未被重新導(dǎo)回燃氣輪機的二氧化碳相對純凈，且已經(jīng)處于高壓狀態(tài)，適合封存于地下。最初開發(fā)該技術(shù)時考慮使用氣化煤，但該公司計劃先用天然氣做示范，這就無需氣化爐，變得更簡單。該公司表示，此項技術(shù)的成本與傳統(tǒng)天然氣發(fā)電廠的成本大致相同。紹爾目前提供資金建造一個25兆瓦的示范發(fā)電廠，預(yù)計于2014年中期完工。Net Power計劃將二氧化碳出售給石油公司，幫助提高石油產(chǎn)量。
麻省理工學(xué)院機械工程學(xué)教授Ahmed Ghoniem 表示，這兩項新技術(shù)“理論上可行”，但“在得到驗證之前”還存在問題(Ghoniem為熱電公司提供咨詢)。技術(shù)所涉及的經(jīng)濟效益仍處在猜測階段。他說，這兩項技術(shù)相對傳統(tǒng)的污染控制技術(shù)能節(jié)省多少錢，這“懸而未決”。 通常而言，“只要加入二氧化碳捕獲，成本就會增加，現(xiàn)在的問題是增加多少。”他表示，出售二氧化碳以提高石油采收率可以為抵消額外的成本，而改造舊的發(fā)電廠可能有助于開創(chuàng)一個新市場。但他還表示，除非二氧化碳排放價格被廣泛采納，否則這兩項新技術(shù)不會得到普遍運用。
Ghoniem補充稱，即使碳捕獲技術(shù)被證明為經(jīng)濟劃算，還需要證明將碳永久封存于地下是可行且安全的。近期一項研究表明，地震可能導(dǎo)致二氧化碳外溢，這突顯了將二氧化碳封存于地下面臨的挑戰(zhàn)。
