二氧化碳捕集、利用与封存

CCUS - 碳捕获、利用与封存

从工业时代起,环境中释放的二氧化碳 (CO2) 量明显提升。如果人类不采取任何行动降低环境中的 CO2 浓度,那么人们将明显感受到气候变化对全世界的影响。

二氧化碳捕集、利用与封存技术(英文:Carbon Capture, Utilization and Storage [CCUS])作为低碳的主要技术,在应对气候变化中发挥重要作用,并可能为低碳未来铺平道路。

二氧化碳捕集工艺是一种可将 CO2 排放最多分离 90% 的技术工艺,因使用化石燃料发电在工业领域产生了大量的二氧化碳排放。二氧化碳分离可以有效避免二氧化碳进入环境中。之后可持续存储分离出的CO2(比如在地下),或者作为其他更高经济效益产品的原料继续得到利用。以保持生产流程的 CO2中和。通过开发 CCUS 技术,对传感器解决方案同样提出了全新的挑战。SICK 已经可以为碳捕集以及 CO2 运输用途提供解决方案。

挑战

制作 CO2 报告和表格

测量 CO2 的流量是财务结算、需要校准的运输量以及遵守未来法律的必要条件。精确测量 CO2 流量可以在任何 CCUS 网络界面上完整、准确地制作有关分离出的二氧化碳的报告,必要时也可以制作表格。

流程效率

为保证经济性和生态性,二氧化碳捕集工艺必须具有高效率。因此在分离之后为检查和优化而测量 CO2 含量必不可少。

质量管理

无论分离的 CO2 的用途是什么(封存或者利用),检测气体质量、控制可能的污染十分重要。这样可避免对其他 CCUS 流程造成负面影响,保护环境。

针对 CCUS 应用的 SICK 解决方案

为气体传输以及流程应用测量流量

二氧化碳可能从不同的排放源分离,收集以后通过管道或者借助船运输,之后进行封存或利用。此时需要在每个交接点上测量气体流量,以检查 CO2 量。因为精确测量气体可以与希望利用二氧化碳的企业正确结算费用。另外,以测量为基础还可以按照适用的规定计算税金和 CO2 排放权证。SICK 的超声波气体流量计和测量解决方案可提供可靠、精确的数据,如此即可控制 CCUS 链条的各个流程。

无论是单台设备还是作为系统解决方案的一部分——气体流量计 FLOWSIC600 和 FLOWSIC600-XT 可满足大量的要求,具有出色的测量性能。SICK 的超声波气体流量计可提供极高的气体测量准确度。另外,由于集成有 PowerIn Technology™,FLOWSIC600-XT 即使在断电时也可继续测量,并保存相应的数据。坚固的设计可确保无故障、免维护地运行气体流量计。其直接通道的布置设计,可避免信号在设备内反射,防止因脏污受到影响。这样 FLOWSIC600-XT 可长期稳定地以高测量准确度工作。

气体流量计 FLOWSIC600-XT

气体流量计 FLOWSIC600

可靠、交钥匙可用的 CO2 测量解决方案

SICK 通过流量计量系统 FLOWSKID 为气体流量测量提供交钥匙可用的完整解决方案。该系统可灵活规划,提供高度精确的测量数据。计量撬的核心零件是超声波气体流量计 FLOWSIC600 或 FLOWSIC600-XT,这样系统能够极其可靠地工作。可以为计量撬扩展气体分析仪、气相色谱仪和流量计算机,这样它可以按照应用要求个性化调整。系统按照ISO标准生产,满足依据DIN、ANSI和ASME的新的质量要求。如此即可确保符合相应的本地规定和要求

流量计量系统FLOWSKID

在捕集时测量 CO2 浓度

在工业流程中释放的 CO2 进入环境之前,可借助在相应位置上专门安装的装置将其分离。为监控和优化 CO2 捕集效率,现场气体分析仪 GM35 不需要取样,直接在气体管道中精确测量 CO2 浓度。GM35 的可靠性、测量准确度和较短响应时间对于调节回路的效率十分有益。另外气体分析仪可以进行 H2O、温度和压力测量,其可对每套流程控制系统形成理想的补充。在传输分离后的气体继续进行加工时以及对于结算用途,持续监控 CO2 浓度也十分重要。

现场气体分析仪 GM35

质量监测:分析分离出的 CO2 气体基质中的 CO2 浓度以及污染物

在分离二氧化碳时,会产生 CO2 体积比超过 90% 的高浓缩气体。但气体基质也包含被视为污染物的其他成分。在之后运输、存储或利用分离的气体之前,测量这些成分必不可少。但某些污染物可能造成腐蚀,或者影响转换过程。SICK 提取式分析仪可同时、持续且精确地监控多种成分。从而高效控制和改进 CCUS 流程。SICK 可以为各类用途、测量条件和测量参数提供不同的气体分析仪。热提取测量技术尤其适于同时监控多种不同成分:比如 MCS200HW 用于测量 CO2、H2O、HCl、SO2、CO, NOx、NH3 和 O2,或者 MCS300P HW 用于测量更高的 SO2、HCl 或 NOx 浓度。对于腐蚀负荷低或者只有少量需要监控的成分的应用,采用 GMS800 分析仪的冷提取测量技术。

CEMS 解决方案 MCS200HW

流程解决方案 MCS300P HW

提取气体分析仪 GMS800

温室气体监测

有关温室气体排放权证交易系统的欧盟指令 2003/87 / EC 要求对所有来自发电站 CO2 的 CO2 排放以及指令所涉及的其它设备进行验证。由于准确的 CO2 浓度难以计算,因此直接在废气管道中进行排放测试提供了一项合理的替代方案。SICK 为直接监控 CO2 排放提供了出色的 CEMS 解决方案:GHG-Control。SICK 通过其也可为设备运营商提供按照欧盟排放交易规定所需的有关测量不确定性权证的信息。GHG-Control 是一套完整的测量系统,除了现场气体分析仪 GM35、超声波流量测量装置 FLOWSIC100 和数据采集系统 MEAC GHG 以外,还包括各项服务。这套解决方案取消了繁琐的计算,节省了时间和成本。

CEMS 解决方案 GHG-Control 

现场气体分析仪 GM35

气体流量测量装置 FLOWSIC100

CEMS 解决方案 MEAC

CCUS Space and protection for measurement and analysis technology image

测量和分析技术的空间和保护

集装箱解决方案主要为了保护已安装的分析系统免受极端环境条件,例如热、冷、灰尘、风、地震以及腐蚀性或爆炸性环境的影响。此外,还为运输以及现场安装和维护提供了诸多优势。因为集装箱已在出厂时预装完毕并相互协调一致。每个集装箱都可以根据客户要求进行个性化配置。变压器、UPS 装置、灭火器、空调和气体警报装置的安装,与实现测量点切换或复杂的冗余和信号传输概念一样。

持续排放监测系统 Shelter Solutions

LEILAC 的成功历史 —— HeidelbergCement

试验设备 LEILAC – HeidelbergCement,比利时

除燃烧后捕获和全氧燃烧技术以外,水泥厂采用的第三种 CO2 捕获方式是直接捕获。由于生产水泥时三分之二的 CO2 排放直接来自于石灰石,因此按照以下方式将二氧化碳排放与在燃烧过程中产生的废气分离:间接在专用的钢质反应器中加热石灰石。这样会产生未经稀释的高 CO2 含量的气流,之后可对其进行深加工。比利时 Lixhe HeidelbergCement 工厂的试验设备 LEILAC 1 中采用了这套创新的方案。为了高效地控制流程,SICK 现场气体分析仪 GM35 在工厂内监控加工完石灰石之后的 CO2 浓度。另外在通过其运输燃烧气体的单独管道中使用 SICK 气体分析仪 GM901 和 ZIRKOR100,以测量 CO 和 O2 浓度。

现场气体分析仪 GM901

现场气体分析仪 ZIRKOR100

现场气体分析仪 GM35

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