Улавливание, использование и хранение диоксида углерода

CCUS - Carbon Capture, Utilization and Storage

Carbon capture, utilization and storage (CCUS)
Carbon capture, utilization and storage (CCUS)

Количество диоксида углерода (CO2), выбрасываемого в атмосферу, существенно увеличилось с начала индустриальной эпохи. Если человечество ничего не сделает для того, чтобы снизить концентрацию CO2 в атмосфере, то последствия изменения климата будут явно ощутимы для всего мира.

Технологии для улавливания, использования и хранения диоксида углерода (англ.: Carbon Capture, Utilization and Storage [CCUS]) как основной компонент декарбонизации будут играть важную роль в борьбе с изменением климата и могут проложить путь к низкоуглеродному будущему.

Улавливание диоксида углерода — это технический процесс, с помощью которого можно уловить до 90 % выбросов CO2, возникающих в результате использования органического топлива для выработки электроэнергии и в промышленности. Это предотвращает попадание диоксида углерода в атмосферу. Впоследствии уловленный CO2 можно хранить в течение длительного времени (например, глубоко под землёй) или использовать в качестве сырья для других продуктов с более высокой экономической выгодой, сохраняя при этом углеродную нейтральность производственных процессов. По мере развития технологий CCUS появляются и новые задачи для сенсорных решений. Компания SICK уже предлагает решения для улавливания углерода, а также для транспортировки CO2.

Экосистема CCUS
Экосистема CCUS

Задачи

Отчётность и выставление счетов за выбросы CO2

Измерение расхода CO2 будет необходимо для фискального расчёта, коммерческого учёта и соблюдения будущих законов. Точное измерение расхода CO2 позволяет составлять полные и точные отчёты об уловленном диоксиде углерода и при необходимости выставлять соответствующие счета на каждом уровне сети CCUS.

Эффективность процесса

Чтобы быть убедительными с экономической и экологической точки зрения, методы улавливания диоксида углерода должны демонстрировать высокую эффективность. Поэтому измерение содержания CO2 после улавливания с целью контроля и оптимизации — обязательный процесс.

Контроль качества

Независимо от цели применения (хранение или использование) уловленного CO2 важно проверять качество газа и контролировать его на наличие возможных загрязнений. Это позволяет избежать негативных последствий для дальнейшего процесса CCUS и защитить окружающую среду.

Решения от SICK для улавливания, использования и хранения диоксида углерода (CCUS)

Измерение расхода для транспортировки газа, а также для технологического применения

Диоксид углерода может улавливаться из разных источников выбросов, собираться и транспортироваться по трубопроводам или на судах для последующего хранения или использования. При этом для контроля количества CO2 в каждой точке передачи необходимо измерять расход газа, ведь точные измерения газа позволяют осуществлять правильные расчёты с предприятиями, которые хотели бы использовать диоксид углерода. Кроме того, на базе измерений рассчитываются налоги и сертификаты для CO2 в соответствии с действующими предписаниями. Ультразвуковые счётчики расхода газа и измерительные системы SICK предоставляют точные и надёжные данные для успешного управления процессами на протяжении всей цепочки CCUS.

Выступая в качестве отдельного устройства или как часть системного решения, счётчики расхода газа FLOWSIC600 и FLOWSIC600-XT соответствуют многочисленным требованиям и отличаются выдающимися измерительными характеристиками. Ультразвуковые счётчики расхода газа SICK обеспечивают очень высокую точность измерения газа. Кроме того, благодаря встроенной технологии PowerIn Technology™ счётчик FLOWSIC600-XT продолжает осуществляться измерение даже при исчезновении напряжения и сохраняет соответствующие данные. Надёжная конструкция обеспечивает безошибочную работу счётчика расхода газа без технического обслуживания. Прямое расположение лучей предотвращает отражение сигналов внутри устройства и защищает его от возникновения неполадок в результате загрязнения. Благодаря этому FLOWSIC600-XT долго работает стабильно и с высокой точностью измерения.

Счётчик расхода газа FLOWSIC600-XT

Счётчик расхода газа FLOWSIC600

Надёжное решение «под ключ» для измерения CO2

Компания SICK предлагает комплексное решение «под ключ» для измерения расхода газа — систему измерения расхода FLOWSKID. Система гибко проектируется и обеспечивает высокоточные данные измерений. Центральным элементом узла учёта является ультразвуковой счётчик расхода газа FLOWSIC600 или FLOWSIC600-XT, благодаря которому система работает очень надёжно. Узел учёта можно индивидуально адаптировать в соответствии с требованиями, предъявляемыми в том или ином случае применения, дополнив его газоанализатором, газовым хроматографом и поточным компьютером. Система изготавливается в соответствии со стандартами ISO и удовлетворяет всем актуальным требованиям к качеству согласно DIN, ANSI и ASME. Это обеспечивает соблюдение соответствующих местных предписаний и требований.

Система измерения расхода FLOWSKID

Измерение концентрации CO2 при улавливании

Прежде чем выделяемый в разных промышленных процессах CO2 попадёт в атмосферу, его можно уловить с помощью специального приспособления, установленного в соответствующем месте. Для контроля и оптимизации эффективности улавливания CO2 беспробоотборный газоанализатор GM35 точно и без отбора пробы измеряет концентрацию CO2 прямо в газовом канале. Надёжность, точность измерения и быстрый отклик GM35 очень важны для эффективности контуров регулирования. Кроме того, этот газоанализатор может измерять содержание H2O, температуру и давление, благодаря чему он идеально дополняет любую систему контроля технологического процесса. Непрерывный контроль концентрации CO2 важен в том числе и для передачи уловленного газа на дальнейшую переработку, а также для выставления счетов.

Беспробоотборный газоанализатор GM35

Измерение качества: анализ концентрации CO2, а также загрязнений в газовой матрице уловленного CO2

При улавливании диоксида углерода образуется высококонцентрированный газ с объёмной долей CO2 более 90 %. Однако в газовой матрице содержатся и другие компоненты, которые считаются загрязнениями. Перед последующей транспортировкой, хранением или использованием уловленного газа необходимо измерить эти компоненты, ведь некоторые загрязнения могут вызывать коррозию или влиять на процессы преобразования. Пробоотборные анализаторы SICK постоянно и точно контролируют одновременно несколько компонентов. Это обеспечивает оптимальное управление и улучшение процессов CCUS. Компания SICK предлагает разнообразные газоанализаторы для многих сфер применения, условий и параметров измерения. Для одновременного контроля нескольких разных компонентов особенно подходит технология измерения горячей пробы: например, MCS200HW для измерения CO2, H2O, HCl, SO2, CO, NOx, NH3 и O2 или MCS300P HW для измерения более высоких концентраций SO2, HCl или NOx. При применении в условиях незначительного коррозионного воздействия или для контроля лишь нескольких компонентов используется технология измерения холодной пробы анализатора GMS800.

Система CEMS MCS200HW

Технологическое решение MCS300P HW

Пробоотборный газоанализатор GMS800

Контроль парниковых газов

Директива ЕС 2003/87 / EС, устанавливающая схему торговли квотами на выбросы парниковых газов, требует подтверждения выбросов CO2 из всех источников CO2 электростанции и других установок, подпадающих под действие директивы. Поскольку рассчитать точную концентрацию CO2 крайне затруднительно, то разумной альтернативой является измерение выбросов прямо в газоотводном канале. Компания SICK разработала отличную систему CEMS для непосредственного контроля выбросов CO2 — GHG-Control. С её помощью SICK также предоставляет владельцам установок информацию, которая требуется согласно предписаниям ЕС по торговле квотами на выбросы для сертификатов погрешности измерений. GHG-Control — это комплексная измерительная система, которая наряду с беспробоотборным газоанализатором GM35, ультразвуковым расходомером FLOWSIC100 и системой обработки данных MEAC GHG включает в себя ещё и услуги. Данное решение избавляет от трудоёмких расчётов, а это экономит время и средства.

Система CEMS GHG-Control 

Беспробоотборный газоанализатор GM35

Расходомер газа FLOWSIC100

Система CEMS MEAC

CCUS Space and protection for measurement and analysis technology image

Пространство и защита для измерительного и аналитического оборудования

Контейнерные решения служат прежде всего для защиты установленных аналитических систем от экстремальных условий окружающей среды, таких как жара, холод, пыль, ветер, землетрясения и коррозионные или взрывоопасные среды. Кроме того, они предлагают преимущества при транспортировке, а также при установке и техобслуживании на месте. Ведь в контейнере всё чётко предустановлено и согласовано ещё на заводе. Каждый контейнер может быть индивидуально укомплектован в соответствии с пожеланиями заказчика. Установка трансформаторов и ИБП, систем пожаротушения, кондиционирования воздуха и газовой сигнализации тоже возможна, равно как и реализация переключения точек измерения или сложных концепций резервирования и обработки сигналов.

Системы непрерывного мониторинга выбросов Shelter Solutions

История успеха LEILAC — HeidelbergCement

Пилотная установка LEILAC — HeidelbergCement, Бельгия

Третьим возможным способом улавливания CO2 на цементных заводах наряду с улавливанием на стадии дожигания и кислородного сжигания является прямое улавливание. Поскольку две трети выбросов CO2 при производстве цемента образуются непосредственно в результате использования известняка, эти выбросы можно отделить от отработанных газов, возникающих в процессе сжигания, следующим образом: известняк опосредованно нагревается в специальном стальном реакторе. Так возникает поток неразбавленного газа с высоким содержанием CO2, который затем можно переработать. Этот инновационный подход используется в пилотной установке LEILAC 1, которая находится на цементном заводе HeidelbergCement в Ликсе (Бельгия). Беспробоотборный газоанализатор GM35 от SICK контролирует там концентрацию CO2 после переработки известняка, чтобы обеспечить оптимальное управление технологическим процессом. Кроме того, в отдельном канале, по которому транспортируются дымовые газы, используются анализаторы GM901 и ZIRKOR100 компании SICK. Они измеряют концентрацию CO и O2.

Беспробоотборный газоанализатор GM901

Беспробоотборный газоанализатор ZIRKOR100

Беспробоотборный газоанализатор GM35

У вас есть вопросы или вам требуется индивидуальная консультация?

Свяжитесь с нами

Компания SICK является членом Global CCS Institute.

Узнайте больше о Global CCS Institute.