CO2减排技术介绍

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由大气本身的温度及蒸发和凝结循环过程所控制,因此,人类活动所 排放的水蒸气并不会影响导致气候变化的温室效应。
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全球各种温室气体按行业的年排放份额
• 电力工业排放的温室气体仅 占全球排放总量的21.3%;
• 减少全球电力工业温室气体 的排放只是解决全球温室气 体减排的一个部分;
• 燃煤电力在全球电力工业减 排的压力下成为主要的目 标,这是因为首先煤电的二 氧化碳排放量最大,其次煤 电是最集中的二氧化碳固定 排放源,是相对容易的二氧 化碳减排目标。
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中国减排目标路线图
• 节能目标
从“十一五”规划算起,每一个五年规划期间单位GDP能耗减少20%,2005-2020年期间 累计减少50%左右;
• 清洁能源目标
2005-2020可再生能源和核能比例从7.7%提高到17.7%
• 清洁煤炭使用目标
2010-2020年清洁煤使用比例累计提高15个百分点
• 欧盟将在2050年前削减温室气体排放80-95%,在2020年前进一步从 20%削减到30%。
• 俄罗斯最新表态承诺2020年前把温室气体排放量在1990年基础上减少 25% .
• 加拿大提出的温室气体减排目标是到2020年在1990年基础上减排约2 %。
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2009年哥本哈根气候大会(2)
• 协议机制
候变化框架,被喻为是“拯救人类的最后一次机会”的会议
• 中国政府决定,到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005年下降40%—45% 。
• 美国将在哥本哈根气候变化大会上承诺2020年温室气体排放量在 2005年的基础上减少17%。据专家推算,这一目标仅相当于在 1990年的基础上减少4%,与发展中国家对发达国家的要求相距 甚远 。
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近百多年来地球表面温度的变化
1870-2004年间全球地表温度和二氧化碳浓度的变化 线性表达(大致) 非线性表达 整个地球气候变暖 0.75oC 从1970年起上升了 0.55ºC
从1961-1990年,仅30年间全球温度偏离了正常平均温度(14.0℃), 平均二氧化碳浓度则偏离 了正常浓度(333.7 ppmv). 资料来源: Karl and Trenberth 2003.
• 科学家认为,北极冰盖的融化正在成 为一场灾难,他们担心冰盖的融化正 在接近一个临界点(拐点),越过这 个临界点后,整个北极冰盖将会不可 逆转地全部消失;
• 北极冰盖的全部消失将会使全球各大 洋的海平面上升6-7米,世界沿海城 市和地区都将被淹没。
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海底甲烷冰融化释放将加速全球变暖
• 甲烷冰是一种具有很大潜力的能源,但 是美国地质学家日前发现,海底甲烷冰 的埋藏深度远比人类预想的要浅得多。
工业过程 交通运输
农业副产品 化石燃料的生产、 加工和输送
二氧化碳(CO2)
占总排放量的72%
甲烷(CH4)
占总排放量的18%
电力工业
废物处理 土地利用和 生物质燃烧
居民、商业和 其它排放源
氧化亚氮(N2O)
占总排放量的9%
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世界各国CO2排放量
• 发达国家是温室气体排放的最 大贡献者,但发展中国家现在 温室气体排放的增长率是最高 的;
• 二氧化碳排放减缓排放目标
从“十二五”规划算起,每一个五年规划期间单位GDP二氧化碳排放量下降20%,在2010 年-2020年期间累计下降36%,比2005年下降40%-45%
• 主要污染物减排目标
从“十一五”规划算起,每一个五年规划期间主要污染物减少10%,2005-2020年期间累 计减少1/4以上
• 最主要的原则是: (1) 共同但有区别的责任原则; (2)可持续发展的原则
• 在控制全球温室气体浓度的目标选择上,要准确把握和全面权衡适 应、减缓和发展三者的关系;
• 在减排义务的分担方面,要强调处于不同发展阶段国家的能源消费 特点和变化规律。对于发展中国家,在未来减排义务分担方面,要 体现“公平发展”的原则,即要保护发展中国家的“发展权”。同时发 展中国家也要积极探索和研究灵活的、非强制性的、相对减排的目 标和承诺方式,从而逐渐形成合理的国际社会减排机制。
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全球变暖后果
• 海平面升高,国家消亡 • 过敏加重 • 生物外壳变厚 • 遗址变废墟 • 适者生存 • 物种收缩 • 卫星飞行速度加快 • 山脉变高
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二、全球应对气候变化
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应对气候变化历程
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全球应对气候变化应遵循的原则
• 发挥联合国“气候变化框架公约”和“京都议定书”的指导作用并坚持其 原则。
• 从温室气体排放总量看,今天 发展中国家燃煤排放的CO2 量 已超过发达国家;
• 到 2010年,发展中国家排放的 CO2总量将超过发达国家;
• 到 2030,发展中国家燃煤排放 的CO2总量将是发达国家的2倍 以上。
1990-2030全球各类国家的CO2排放量
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全球CO2浓度的变化
1750年(工业化前):280ppm;2000年:370ppm;2005年:379ppm;2009年:387ppm
火电厂CO2接近零排放技术
CO2 compression &
purification
Oxygen ASU
Flue gas recycle
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一、温室气体危害
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主要的温室气体
• 二气体中总氧的排化降放碳解量(时的CO间72)2为%:是5,0温-其室2占0效温0年应室。最气弱体的总气辐体射,强但度排的放份量额最为大55,%。占C温O2在室气大 • 6甲%0烷,倍(占。C温甲H4)烷室:在气是大体仅气辐次中射于的强C滞度O2留的的时份重间额要只为温有1室58%气-,体1其2,年温占。室温效室应气作体用总比排CO放2大量2的0-18 • 氧解份时额化间仅亚为为氮16(5%N02O,年)但。:其占温温室室效气应体的总作排用放比量C的O29大%2,90占倍温。室N2气O在体大辐气射中强的度降的 • 地时间水为准0面.1臭~氧0.(3年O3)。:其占总辐射强度的份额为7%,在大气中的降解 • 氯用氟却烃是(CCOF2的Cs5)2:00其倍在,大因气此中其的占浓总度辐仅射为强C度O2的的份1%额,为但17其%温。室效应的作 • 水同蒸,大汽气(H中2O)的:水水蒸蒸气气是浓最度重并要不的受温人室类气的体生之产一和,生但活和活其动它的温影室响气,体而不是
• 甲烷冰,即甲烷水合物,或称天然气水 合物,如果能够把甲烷水合物中的甲烷 分离出来,那它就能被当作一种取代石 油和煤炭的新能源。
• 但是,甲烷也是一种温室气体,比二氧 化碳的温室效应潜力高20倍。世界上大 量的碳以甲烷冰的形式锁在南北两极的 永久冰带和遍布全球的海底沉积物中。
• 科学家一直担心,如果海底发生山崩, 或者海底水温升高,温度传导到海底以 下,将会引发甲烷冰灾难性地融化。一 些研究人员暗示,5500万年前的一次温 度急剧升高期可能就是由于海底甲烷冰 的灾难性释放导致的。
发达国家:在《京都议定书》的基础上建立一个包括其要素的绑定的法律协定 发展中国家:实施双轨制,对联合国气候变化框架公约及《京都议定书》作出决定
• 减排目标
发达国家:作出的承诺离到2020年减排25%的最低目标仍有距离 发展中国家:要求发达国家至少减排40%
• 资金和技术支持
发达国家:不愿承诺具体的义务,对发展中国家提供资金和技术支持含糊其辞 发展中国家:发达国家要有切实的行动
– 燃烧捕获-氧燃料法(OxyFuel)
O2 和烟气再循环,把助燃剂从空气变成氧和烟气再循环混合的富氧气 作为燃烧的气体,使燃烧产物中没有氮气,大大提高了燃烧烟气中的 CO2浓度从而有利于对CO2的捕获。
– 气化捕获-气化-IGCC(氢/合成气法)
煤的气 生成 H2
化产生合成气,通过IGCC-多联产,然后对其 和 CO2,最终实现接近零排放。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ16
京都议定书
• 《京都议定书》是联合国气候大会于1997年12月在日本京都通过的, 目标是在2008年至2012年间,将发达国家的二氧化碳等6种温室气体的 排放量在1990年的基础上平均减少5.2%。其中欧盟将6种温室气体的排 放削减8%,美国削减7%,日本削减6%目前全球已有141个国家和地 区签署该议定书,其中包括30个工业化国家。
• 将CO2 压缩到超临界状态并将其运输至储存地 • 将CO2 永久封存
- 海洋封存 浅海(200~300m融解封存,深海(>500m)笼形包合物封 存,深海(>3000m)笼形水合物封存 - 地质封存 注入多空隙和有浸透性的岩层进行储存,并监控其流动过程
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CO2 捕获(分离)的不同方案
– 烟气侧捕获 – 从燃烧产物中捕获CO2 • 化学和物理吸收 • 吸附法 • 低温分离 • 膜分离
(1) 超过90%以上的证据清楚表明,自1750年以来人类活动导致了地球明显变暖, 其所造成的严重环境影响将会持续成百上千年; (2) 报告预言,如果温室气体排放有增无减,有可能导致2100年之前全球气温较 目前上升11华氏度(6.1摄氏度); (3) 即使全球气温只上升3.6华氏度(2.0摄氏度) ,也将导致2050年之前有20亿 人遭遇饮用水短缺,导致全球20%-30%的物种濒临灭绝。 (4) 全球变暖带来的旱涝灾害有可能导致2080年之前世界贫困人口增加1.4亿-10 亿。随着气温上升、天气突变日益频繁,虐疾、痢疾和登革热等传染病有可能开 始蔓延,贫困人口的健康将受到极大损害。 (3何55)0措p大p施m气C付O中2出e以温的下室代,气价世体相界的比的含,国量这内是一生4成2产5本p总p并m值C不O(2高e,G。D要P)在将20减30少年三之个前百将分这点一,含但量与控不制采在取任 (6) 报告预测,如果将大气中温室气体的含量稳定在445ppmCO2e到490ppmCO2e之 间,同时将二氧化碳含量的峰值控制在2015年出现,并使其在2050年削减到仅为 2000年的50%到85%的水平,到时地球的温度将会比前工业化时代高出2到2.4℃; 设定的减排目标越大,控制气候变化的效果就越好。
• 2005年2月16日,旨在减少温室气体排放的《京都议定书》正式生效。 这是国际社会为抑制全球气候变暖迈出的重要一步,也是人类历史上 首次以法规的形式限制温室气体排放。
• 美国是世界上温室气体排放量最大的国家,也是《京都议定书》的发 起国之一。但是美国总统布什在2001年第一个任期上任伊始就宣布退 出《京都议定书》,使得它的实际效力大打折扣。
• 这意味着,在全球变暖的大环境下,海 底甲烷冰很可能会突然融化,然后向大 气中释放甲烷,从而加速全球变暖。
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关于全球气候变化的结论
——联合国政府间气候变化专门委员会
继1990、1995和2001 年之后,联合国政府间气候变化专门委员会于2007年2、4和 5月分别发布了第四次评估报告的三个部分( IPCC,2007a,b,c)
• 提高森林碳汇能力目标
从2005-2020年森林覆盖率从18.2%提高到22%,森林蓄积量累计增加13亿-15亿立方米
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2009年哥本哈根气候大会(1)
2009年12月7日,为期两周的联合国气候变化大会将在丹麦首都哥本哈 根开幕。192个国家的领导人就未来应对气候变化的全球行动签署新的 协议。重点讨论2012年《京都议定书》第一承诺期结束后的全球应对气
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美国俄勒冈州Hood山1984和2002年夏天照片的比较
摄于1984年8月
摄于2002年夏天
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气候变暖使冰川后退以致于消失将是全球性的
美国阿克拉河马的Portage冰河9摄于1914年
美国阿克拉河马的Portage冰河9摄于2004年
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北极冰盖融化和世界的命运
• 北极冰盖的融化速度现在让人吃惊, 气候变化国际委员会的计算机模拟结 果曾预测,北极冰盖的融化,应该至 少到2050年才会达到现在的程度;
• 减排检测
发达国家:发展中国家的减缓承诺也要可报告、可检测、可核实 发展中国家:自主减排不接受“三可”
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三、CO2减排技术
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提高能源效率是最经济有效降低温室气体排放的途径
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电力行业如何实现CO2减排
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四、碳捕获和储存技术-CCS
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CO2捕获和储存技术 (CCS)
• 将CO2 在其产生的源头进行捕获和分离, 即在: – 液化天然气(LNG)或天然气加工厂 – 煤和其它化石燃料火电厂 – 燃料加工厂 将其捕获和分离
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