傅里葉紅外氣體分析儀在二氧化碳捕集方面的應(yīng)用

CCS技術(shù)（Carbon Capture and Storage 的縮寫，是將二氧化碳（CO2）捕獲和封存的技術(shù)。）可以分為捕集、運(yùn)輸以及封存三個(gè)步驟，商業(yè)化的二氧化碳捕集已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了一段時(shí)間，技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，而二氧化碳封存技術(shù)各國(guó)還在進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。

一、二氧化碳捕集

二氧化碳的捕集方式主要有三種：燃燒前捕集（Pre-combustion）、富氧燃燒（Oxy-fuel combustion）和燃燒后捕集（Post-combustion）。

1.1燃燒前捕集

燃燒前捕集主要運(yùn)用于IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)）系統(tǒng)中，將煤高壓富氧氣化變成煤氣，再經(jīng)過水煤氣變換后將產(chǎn)生CO2和氫氣（H2），氣體壓力和CO2濃度都很高，將很容易對(duì)CO2進(jìn)行捕集。剩下的H2可以被當(dāng)作燃料使用。

該技術(shù)的捕集系統(tǒng)小，能耗低，在效率以及對(duì)污染物的控制方面有很大的潛力，因此受到廣泛關(guān)注。然而，IGCC發(fā)電技術(shù)仍面臨著投資成本太高，可靠性還有待提高等問題。

1.2富氧燃燒

富氧燃燒采用傳統(tǒng)燃煤電站的技術(shù)流程，通過制氧技術(shù)，將空氣中大比例的氮?dú)猓∟2）脫除，直接采用高濃度的氧氣（O2）與抽回的部分煙氣（煙道氣）的混合氣體來(lái)替代空氣，這樣得到的煙氣中有高濃度的CO2氣體，可以直接進(jìn)行處理和封存。

歐洲已有在小型電廠進(jìn)行改造的富氧燃燒項(xiàng)目。該技術(shù)路線面臨的難題是制氧技術(shù)的投資和能耗太高，還沒找到一種廉價(jià)低耗的能動(dòng)技術(shù)。

1.3 燃燒后捕集

燃燒后捕集即在燃燒排放的煙氣中捕集CO2，如今常用的CO2分離技術(shù)主要有化學(xué)吸收法（利用酸堿性吸收）和物理吸收法（變溫或變壓吸附），此外還有膜分離法技術(shù)，正處于發(fā)展階段，但卻是*的在能耗和設(shè)備緊湊性方面具有非常大潛力的技術(shù)。

工業(yè)上，通常選用呈堿性的化學(xué)吸收液來(lái)吸收CO2，如：醇胺、鉀堿和氨水等。目前較為成熟的化學(xué)吸收法工藝多基于乙醇胺類水溶液，如單乙醇胺法(MEA法)和二乙醇胺法(DEA法)和甲基二乙醇胺法(MDEA法)等。

近幾年新發(fā)展的化學(xué)吸收法工藝包括：混合胺法、空間位阻胺法、以及冷氨法等?；瘜W(xué)吸收法適用于氣體中CO2濃度較低時(shí)的CO2分離。

從理論上說(shuō)，燃燒后捕集技術(shù)適用于任何一種火力發(fā)電廠。然而，普通煙氣的壓力小體積大，CO2濃度低，而且含有的N2，因此捕集系統(tǒng)龐大，耗費(fèi)的能源。

二、二氧化碳運(yùn)輸

捕集到的二氧化碳必須運(yùn)輸?shù)胶线m的地點(diǎn)進(jìn)行封存，可以使用汽車、火車、輪船以及管道來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸。一般說(shuō)來(lái)，管道是性價(jià)比非常合適的運(yùn)輸方式。2008年，美國(guó)約有5800千米的CO2管道，這些管道大都用以將CO2運(yùn)輸?shù)接吞铮⑷氲叵掠蛯右蕴岣呤筒墒章剩‥nhanced Oil Recovery，EOR）。

三、AtmosFIR傅里葉紅外氣體分析儀在二氧化碳捕集方面的應(yīng)用

英國(guó)Protea公司在氣體分析領(lǐng)域擁有的技術(shù)和的氣體分析設(shè)備。其中，AtmosFIR傅里葉紅外氣體分析儀系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于氣體分析領(lǐng)域，為客戶解決氣體分析的難題。北京樂氏科技作為英國(guó)Protea公司在中國(guó)區(qū)的，承擔(dān)著該品牌系列產(chǎn)品在中國(guó)區(qū)的銷售和技術(shù)支持服務(wù)。我們的團(tuán)隊(duì)將用的技術(shù)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、熱忱的服務(wù)為國(guó)內(nèi)客戶提供氣體分析全套解決方案。

目前，AtmosFIR傅里葉紅外氣體分析儀在二氧化碳捕集研究方面擁有廣泛應(yīng)用。該分析儀測(cè)試氣體種類豐富，除非紅外活性氣體之外，可以覆蓋所有二氧化碳捕集研究方面氣體的檢測(cè)需求。通過的化學(xué)計(jì)量方法可以建立不同濃度范圍的氣體分析模型，在分析過程中儀器根據(jù)樣氣濃度自動(dòng)切換量程范圍進(jìn)行檢測(cè)。

在二氧化碳捕集研究方面，傅里葉變換紅外光譜原理是強(qiáng)大且適合的一種分析手段。以下是AtmosFIR在二氧化碳捕集應(yīng)用的參數(shù)展示：