北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:兩項新型技術可減少燃煤發(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在內的幾家大公司都已宣布計劃在未來幾個月內為這兩項技術建造示范電廠。

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備來分離氧氣與氮氣，相較于傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠的技術成本更高。新技術試圖通過提高效率并減少燃煤發(fā)電廠其他領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，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，結果顯示輸出熱量的功率可達15兆瓦(足以轉化為5兆瓦的電)。

該技術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)務開發(fā)副總羅伯特?馬爾斯(Robert Marrs)稱，該技術還能快速改變輸出功率，在30分鐘內從裝機容量的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)電能力可適應風力渦輪機和太陽能電池板等不穩(wěn)定的電力來源所導致的供電量波動。

馬爾斯表示上述優(yōu)勢，再加上該技術在將煤轉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改造后滿足環(huán)保局規(guī)定的燃煤發(fā)電廠，而且該技術產(chǎn)生的二氧化碳還易于捕獲。此外，該技術通過捕獲燃燒產(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。新的技術則通過將廢氣流中的部分二氧化碳重新導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備的成本。與傳統(tǒng)發(fā)電廠排出的廢氣相比，未被重新導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。

麻省理工學院機械工程學教授Ahmed Ghoniem 表示，這兩項新技術“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)。技術所涉及的經(jīng)濟效益仍處在猜測階段。他說，這兩項技術相對傳統(tǒng)的污染控制技術能節(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，否則這兩項新技術不會得到普遍運用。

Ghoniem補充稱，即使碳捕獲技術被證明為經(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)。