BECCS技術(shù)與生物質(zhì)熱解協(xié)同效應(yīng)研究

摘要：由于土地利用、環(huán)境、CO2捕集的能耗、碳礦化與大氣捕集的高昂費(fèi)用，人們對(duì)BECCS技術(shù)的認(rèn)知還不夠深入?？偨Y(jié)了 BECCS與生物質(zhì)熱解的耦合機(jī)制，旨在將生物質(zhì)能與CO2捕獲、埋存相結(jié)合，達(dá)到“零碳”的目標(biāo)，為降低環(huán)境污染，尋求一條能實(shí)現(xiàn)“負(fù)排放”目標(biāo)的可持續(xù)發(fā)展的新途徑。

關(guān)鍵詞：碳捕獲和儲(chǔ)存；協(xié)同作用；生物燃料裂化技術(shù)；二氧化碳負(fù)排放

中圖分類號(hào)：TQ038文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-0935（2025）02-0209-05

生物質(zhì)熱解碳捕獲與封存（BECCS）等技術(shù)被 IPCC （AR5）及《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》[1]所反復(fù)提及，被認(rèn)為是降低氣候變暖的一項(xiàng)重要技術(shù)，受到了國內(nèi)外學(xué)者及政界的高度重視。生物固碳技術(shù)通過對(duì)生物質(zhì)燃燒及轉(zhuǎn)換時(shí)排放的CO2的捕獲與儲(chǔ)存，使CO2在較長時(shí)間內(nèi)不排放到空氣中。因?yàn)樯镔|(zhì)能被視為“零碳”，所以減去相應(yīng)工藝帶來的附加排放量后，生物質(zhì)能儲(chǔ)存的CO2將變?yōu)椤柏?fù)碳”。

目前，碳封存技術(shù)仍面臨著較大的難題，嚴(yán)重制約著我國在世界尺度上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳捕集、利用與封存。在一些特殊的情況下，在油氣、天然氣田、鹽沼池等構(gòu)造中進(jìn)行地質(zhì)埋存是可行的[2]，然而在不可采的煤層、生物質(zhì)熱解等方面，這些技術(shù)的可行性還沒有得到驗(yàn)證，特別是在海洋埋存及其生態(tài)效應(yīng)方面，目前還處在研究階段，還沒有開展試驗(yàn)。截至2019年底，在世界范圍內(nèi)， BECCS計(jì)劃已實(shí)施了8個(gè)。目前已投產(chǎn)5座，有1座大型示范性工程，4座示范性工程，年捕集CO2總量在1.5 t左右。美國伊利諾伊州的工業(yè)碳捕獲工程是迄今為止最大的 BECCS工程[3]。當(dāng)前，植樹造林、森林經(jīng)營方式轉(zhuǎn)變、農(nóng)田土壤吸收與存儲(chǔ)、生物質(zhì)能源（BECCS）等4項(xiàng)減排技術(shù)正處于成熟階段。然而，當(dāng)前該技術(shù)的應(yīng)用還受到土地利用、環(huán)境因素、CO2捕集能耗高、碳礦化與大氣捕集費(fèi)用高、對(duì)該技術(shù)的認(rèn)知欠缺等因素的制約[4]。

對(duì) BECCS技術(shù)與生物質(zhì)熱解技術(shù)的協(xié)同作用機(jī)制進(jìn)行了概述，其目標(biāo)是將生物質(zhì)能和CO2的捕獲與埋存相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)溫室氣體負(fù)排放，進(jìn)一步減少對(duì)空氣的污染。

1生物燃料催化裂化技術(shù)和生物燃料的作用機(jī)制

1.1各種BECCS技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

生物質(zhì)熱解是指生物質(zhì)在無氧或氧氣的情況下，對(duì)纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等進(jìn)行熱分解，最終生成炭、生物油和不可冷凝氣體[5]。生物固碳（BECCS）技術(shù)通過捕獲并儲(chǔ)存在生物質(zhì)中的二氧化碳，使其在較長時(shí)間內(nèi)不排放到空氣中。

1.1.1黑盒模式

李停停[6]根據(jù)熱力學(xué)的第一、二法則，確立了捕獲系統(tǒng)的能量解析方法，并構(gòu)建了捕獲系統(tǒng)的能量解析模型。通過使用黑盒模式，對(duì)捕獲系統(tǒng)進(jìn)行了熱量負(fù)載、能源平衡以及可供使用的能源進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在分離工藝中，可供使用的能源僅為12.8%?；诰挤治龇ǎ瑯?gòu)建了捕獲系統(tǒng)的炯分析模型，采用黑箱模型，對(duì)捕獲系統(tǒng)及子系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算，并計(jì)算了捕獲系統(tǒng)的能耗，探索了捕獲系統(tǒng)的節(jié)能降耗方案，從而為實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸收法捕獲系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化提供了理論依據(jù)。

1.1.2以碳酸鹽為聯(lián)結(jié)的生物電化學(xué)催化體系

李美狄[7]提出了一種基于碳酸氫根的生物活性炭體系，該體系將2種方法的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地融合在一起，從而達(dá)到CO2的高效捕獲與資源化的目的。該項(xiàng)目以2種典型的海帶為材料，通過化學(xué)吸附CO2生成不同種類和濃度的不同類型的碳酸鹽，來探討其在不同環(huán)境中的作用。前期研究發(fā)現(xiàn)，突變體鈍頂螺旋藻對(duì)碳酸鹽（0.3 mol的NaHCO3）為介導(dǎo)的 BECCS體系具有較好的適應(yīng)能力，其生長速率可達(dá)2.24 L·d-1，固碳能力可達(dá)230.36 L·d-1，碳利用率可達(dá)26.71%。李美狄[7]通過實(shí)驗(yàn)觀察了所產(chǎn)生的不同濃度和不同類型的碳酸鹽對(duì)其生長的作用。前期研究結(jié)果表明，該突變體鈍頂螺旋藻在含碳酸鹽的 BECCS體系中，其生長速率最快。該項(xiàng)目擬在常規(guī)培養(yǎng)液中采用NaNO3代替NH4HCO3，以進(jìn)一步提升CO2的利用率。研究結(jié)果表明，在NH4HCO3和NaNO3配比為1∶4的條件下，碳素利用率可達(dá)40.45%；利用殘存的無機(jī)碳，將其用作吸附劑來捕獲CO2，并將其吸附到已飽和的碳酸鹽中，以供螺旋藻生長。同時(shí)，該體系在3個(gè)周期內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生顯著的生物量差異，因此基于HCO3-構(gòu)建的生物電催化體系，有望取代常規(guī)的化學(xué)吸附或藻類固定技術(shù)。

1.1.3綠色氫氣制備及碳捕集的電子轉(zhuǎn)換體系

石夢(mèng)舒等[8]提出了一種基于可再生能源的微網(wǎng)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)P2G工藝中P2H和 Hydrogen兩個(gè)關(guān)鍵步驟進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。結(jié)合碳、氫氣市場(chǎng)，采用綜合評(píng)估法比較P2H與 Powerto Methane（P2M）在不同發(fā)電方式下的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和能耗收益，提出P2M在各種發(fā)電方式下的發(fā)展對(duì)策。研究結(jié)果表明，在可再生能源發(fā)電比例非常高的情況下，含P2H的微電網(wǎng)系統(tǒng)要比含P2M的微電網(wǎng)系統(tǒng)擁有更高的能量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，雖然在環(huán)境效益上稍遜一籌，但差距并不大；當(dāng)新能源與燃?xì)鈾C(jī)組之間的功率比率滿足一定條件時(shí)，采用P2M技術(shù)的微網(wǎng)絡(luò)性能最好；但是，在可再生資源比例小于65%的情況下，增加P2G并無明顯效果。

1.2生物質(zhì)熱解影響因素

在生物質(zhì)熱解過程中，原料種類、升溫速率、熱解溫度、停留時(shí)間、原料含水量、粒徑、催化熱解、微波熱解等都會(huì)對(duì)熱解過程中的產(chǎn)率和成分產(chǎn)生不同的影響。

1.2.1材料特征

生物質(zhì)的種類、分子結(jié)構(gòu)、粒徑和形態(tài)等因素對(duì)其熱解性能及產(chǎn)品成分等均有顯著的影響。戰(zhàn)庭軍等[9]指出，在生物質(zhì)的構(gòu)成上，它們都是由類似的構(gòu)造單位所構(gòu)成，它們的基本構(gòu)造單位中，縮合芳香環(huán)的數(shù)目較少，脂肪酸的結(jié)構(gòu)較多，含氧性的功能成分也較多，而且它們的側(cè)鏈也較長。由于其氫碳比例很高（1.34～1.78），因此在裂化過程中，其氫碳比例對(duì)形成氣體中的烴類和芳香化合物起著重要作用。而較高的 O/C比例（0.54～0.95）則意味著與含氧基團(tuán)有關(guān)的各類官能團(tuán)更易發(fā)生斷裂生成氣體揮發(fā)分。熱解氣體中有高的 CO、CO2、H2含量，熱解生物油組分中有高的極性物質(zhì)（酚類）。

氣體的產(chǎn)生受物質(zhì)的揮發(fā)分影響[10]，高揮發(fā)分的木屑樹枝、茄稈等植物的氣體產(chǎn)生速率明顯大于稻草、稻殼和酒精廢渣等。在所有的生物質(zhì)中，木屑的氣體產(chǎn)量最大，而秸稈的氣體產(chǎn)量最少，這很有可能是因?yàn)槟拘嫉念w粒非常細(xì)小，比表面非常大，而且它的揮發(fā)性成分很高（75.01%），而含水量很低（5.29%）。同樣粒徑的顆粒，當(dāng)其形狀分別為粉末狀、圓柱狀和片狀時(shí)，其顆粒中心溫度達(dá)到完全熱解溫度所需的時(shí)間存在差異。在這3種情況下，粉末狀的顆粒所需的時(shí)間最短，圓柱狀的其次，片狀的所需時(shí)間最長。與圓筒形粒子比較，粉體粒子的氣體產(chǎn)量更高，幾乎提高了36.2%，而碳產(chǎn)量則大大減少，大約減少了32.3%，而液體產(chǎn)品產(chǎn)量?jī)H減少了5.6%。相對(duì)于圓筒形顆粒，粉狀單顆粒的徑向溫差非常小，每個(gè)顆粒的熱解過程更充分，不僅使揮發(fā)分基本完全沉淀，而且也使其參與的還原過程更多，生成H2、CO等氣體，從而使產(chǎn)氣率大大增加，而焦炭產(chǎn)量下降更快。但是，粉體也有缺點(diǎn)，由于揮發(fā)分沉淀較細(xì)，在通過系統(tǒng)時(shí)會(huì)受到較大的阻力。在實(shí)際的控制中，這2個(gè)要素的共同影響是很重要的。黃莉等[11]對(duì)MOFs材料在捕捉和轉(zhuǎn)化 CO2 領(lǐng)域的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹，提出一些優(yōu)化 MOFs材料吸附和催化CO2性能的方法，討論了目前MOFs材料在捕捉和轉(zhuǎn)化CO2領(lǐng)域應(yīng)用的難點(diǎn)，并對(duì)MOFs的發(fā)展作了簡(jiǎn)單展望。MOFs材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（高比表面積、高孔隙率、大的孔隙體積以及具有可調(diào)的次級(jí)結(jié)構(gòu)單元等），使其成為擁有良好的捕捉和轉(zhuǎn)化CO2性能的熱門材料。

1.2.2加熱速度

周芳磊等[12]利用常壓式固定床反應(yīng)裝置，對(duì)多種生物質(zhì)的熱解殘焦進(jìn)行了CO2氣化和制CO2的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著加熱速度的增大，其熱解度提高，且所需要的時(shí)間縮短，從而實(shí)現(xiàn)了同樣的熱解度。隨著加熱速率的增大，玉米秸稈和麥稈達(dá)到最高熱解速率所對(duì)應(yīng)的溫度也隨之增大，在不同的升溫速率下，到最大熱解速率時(shí)的溫度出現(xiàn)在327～357 ℃，升溫速比的增大，有利于物質(zhì)揮發(fā)分的沉淀，使熱解反應(yīng)更容易進(jìn)行。較高的加熱速率有利于增加生物炭孔隙，然而加熱速率越高，對(duì)生物炭的最終產(chǎn)量就越小。

1.2.3裂解溫度

楊選民等[13]采用真空環(huán)境爐，采用生物質(zhì)三元組分熱解合成生物焦炭，探索其物化性質(zhì)與其組成、結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)其主要成分為木聚糖、木素。隨著裂化溫度由350 ℃升至700 ℃，生物質(zhì)炭的芳烴結(jié)構(gòu)加深，比表面積增大，多孔性增大。結(jié)果表明，生物質(zhì)炭的孔隙主要為中孔，其比表面呈上升趨勢(shì)，并表現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)特征。在熱解溫度超過750 ℃的時(shí)候，生物炭的一些孔隙發(fā)生了塌陷，這意味著炭的沉淀，而生物炭的比表面積也出現(xiàn)了下降。

1.2.4反應(yīng)駐留期

WANG等[14]利用熱失重分析法對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并對(duì)其進(jìn)行了分析。在固定的裂化溫度、加熱速度等情況下，隨著反應(yīng)時(shí)間的增長，產(chǎn)物的得率也隨之提高，同時(shí)還會(huì)對(duì)產(chǎn)物中的灰分和成分產(chǎn)生影響。由于裂解氣體在反應(yīng)器中的滯留時(shí)間較短，使得裂解氣體從裂解粒子上逸出，從而防止了二次反應(yīng)的發(fā)生，提高了生物油的收率和質(zhì)量。

1.2.5濕度

趙振偉[15]開展了以玉米莖稈為主要材料的實(shí)驗(yàn)，證明了其中的含水量對(duì)其熱解性能有很大的影響。在木質(zhì)纖維的熱裂解中，半焦的表面化學(xué)特性受到了很大的影響，其含水量明顯減少，半焦的結(jié)構(gòu)更加芳香化，石墨化傾向明顯。由于秸稈在熱解時(shí)含水量的增大，導(dǎo)致了秸稈在熱解時(shí)所需要的加熱熱量也隨之增大，含水量對(duì)焦油中苯、甲苯和苯酚的含量有較大的影響。在顆粒的孔隙中，水分會(huì)被沉淀出來，這對(duì)形成通往顆粒內(nèi)部的孔道有好處，讓揮發(fā)分更容易逸出，更容易進(jìn)行熱解，降低了化學(xué)能。

2聯(lián)合 BECCS技術(shù)與生物質(zhì)熱解的應(yīng)用前景

2.1對(duì)生物質(zhì)協(xié)效再生技術(shù)開發(fā)的分析與探討

在污泥與生物質(zhì)協(xié)同熱解氣化的研究中[16]，熱解是污泥處理的一大焦點(diǎn)，也就是將污泥在惰性氛圍下進(jìn)行加熱，可以加速有機(jī)物的降解，從而降低體積，將有毒有機(jī)化合物、有害物質(zhì)和重金屬固定在殘?zhí)恐校€可以將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w。然而，由于其較低的揮發(fā)性、較高的灰分和較低的熱值，使得其所產(chǎn)能源無法滿足其本身的熱解需求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將污泥中含有的重金屬進(jìn)行催化熱解，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物質(zhì)熱解生成的焦油的高效轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的高效處置和資源回收。目前已有的共識(shí)是，升溫對(duì)污泥和生物質(zhì)的共熱解具有一定的促進(jìn)作用。湯斯奇等[17]利用分形維數(shù)理論，在77 K條件下，利用N2/N2等溫吸附/解吸試驗(yàn)，研究了不同溫度條件下，城市污水處理廠污泥中生物炭的孔結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。結(jié)果表明，污泥生物質(zhì)焦 BET的比表面隨熱解終溫度的增加而增加，在600 ℃時(shí)達(dá)到最大值，為92.3 m2·g-1。在較低溫度（500 ℃以下）條件下，污泥生物焦孔隙主要由中尺度孔隙構(gòu)成，沒有形成微小孔隙；在較高溫度（500 ℃以上）條件下，孔道主要為中孔。隨著熱解終溫度的提高，孔隙形態(tài)從窄縫過渡到平坦的平板，停留時(shí)間的增加對(duì)孔隙形態(tài)沒有影響，而對(duì)孔隙體積有影響。隨著熱解終溫度的增加，焦炭的分形維數(shù)也隨之增加。而在中高溫（600～700 ℃）條件下，滯留期增加了污泥生物焦炭的分形維數(shù)。張佳麗等[18]利用德國Naza-Term對(duì)污泥和生物質(zhì)進(jìn)行了共熱解試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加入了生物焦炭顯著提高了污泥的熱解性能。秸稈和污泥的熱裂解特征具有明顯的差別，且2種材料在共熱裂解時(shí)具有相互作用，其特征參數(shù)表現(xiàn)出明顯的非線性變化。結(jié)果表明，在不同的稻草用量下，裂化起始溫度呈下降趨勢(shì)，裂化結(jié)束溫度呈上升趨勢(shì)；通過對(duì)工業(yè)污泥和稻草的熱解特性的綜合研究，提出了稻草與污泥的共熱解工藝，稻草的摻混率為25%；對(duì)于漿粕和稻草的共熱解，稻草的摻雜率應(yīng)控制在75%。然而，由于反應(yīng)器類型、溫度、燃料種類、升溫速率等因素的影響，二者在共混時(shí)所表現(xiàn)出的協(xié)同作用也不盡相同，目前關(guān)于共混熱解的最優(yōu)條件尚無定論，亟待深入探討[19]。因其原料來源的差異，熱解反應(yīng)的產(chǎn)物會(huì)發(fā)生變化，特別是二次污染的產(chǎn)生受時(shí)間和試驗(yàn)條件限制，如能將生物質(zhì)和煤炭聯(lián)合利用，并與 CCS技術(shù)聯(lián)用，可大幅減少CO2的規(guī)避費(fèi)用。在中國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主體的背景下，利用煤與生物燃料耦合碳捕集技術(shù)被認(rèn)為是最具有商業(yè)前景的 BECCS技術(shù)。

2.2生物質(zhì)裂解過程中的碳變與 BECCS技術(shù)的發(fā)展

陳維等[20]針對(duì)CCUS技術(shù)的離心壓氣機(jī)，以帶有雜質(zhì)的CO2作為潤滑劑，采用 EOS-CG（狀態(tài)等效）理論，計(jì)算出CO2在干氣體密封工作條件下的密度、焓值、聲速和熱力學(xué)參數(shù)?；诶字Z方程和能量方程，結(jié)合實(shí)際氣體效應(yīng)、黏溫壓效應(yīng)、阻塞流效應(yīng)、離心慣性效應(yīng)和密封圈與流體之間的流動(dòng)傳熱，通過數(shù)值模擬，得到CO2干氣體密封的壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、開啟力和泄漏率等靜態(tài)特性參量。研究發(fā)現(xiàn)，在恒定的溫度下，隨著壓力的增加，材料的密度逐漸增加，而焓值和焦耳-湯姆遜系數(shù)逐漸降低。在恒定的氣壓下，隨著溫度的增加，密度降低，焓增加，而在低壓下，隨著溫度的增加，聲波速度增加，焦耳系數(shù)降低；在密封進(jìn)口壓力為12 MPa、進(jìn)口溫度為380 K、轉(zhuǎn)速為15 000 r·min-1的情況下，含有雜質(zhì)的CO2干氣密封出口壓力為1.9 MPa，氣膜進(jìn)出口偏差為23 K，密封環(huán)端面的內(nèi)外徑偏差為 10 K；當(dāng)以轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度為參數(shù)時(shí)，氣膜溫度和密封環(huán)端部溫度隨著轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度的增加而上升，隨著進(jìn)氣壓力的增加而下降；隨著轉(zhuǎn)速的增加和入口溫度的增加，泄漏率降低，入口壓力增加。但是，該方法建立在等溫的基礎(chǔ)上，沒有考慮干氣體密封的溫度場(chǎng)。此外，對(duì)于含有雜質(zhì)的CO2干氣封技術(shù)，國內(nèi)外尚無相關(guān)的研究。王珺瑤等[21]利用 EOS-CG （狀態(tài)與狀態(tài)的等價(jià)性以及類似氣體的近似混合）模式，對(duì)CO2氣體的密度、焓值、聲速和焦耳-湯姆遜系數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬，研究溫度和壓力對(duì)CO2氣體的影響，揭示氣體與氣體的相互作用機(jī)理。以該模型為依據(jù)，分析了含有雜質(zhì)的CO2干空氣密封的端面氣膜溫度分布和密封圈溫度分布以及密封系統(tǒng)的開閉力和泄漏率等特性，并與單純CO2干空氣密封進(jìn)行了比較。陳維等[20]的成果將為 CCUS工藝過程的優(yōu)化和CO2含量的控制選擇提供重要的科學(xué)依據(jù)。

2.3生物燃料和 BECCS技術(shù)在碳排放方面的應(yīng)用

與常規(guī)化設(shè)備生產(chǎn)的生物炭相比，使用微波炭化設(shè)備生產(chǎn)的生物炭[22]擁有更高的含碳率，這主要是由于在炭化的時(shí)候，由常規(guī)炭化設(shè)備生產(chǎn)的棉花秸稈炭化不徹底，其中包含的雜質(zhì)比較多，而使用微波炭化設(shè)備生產(chǎn)的生物炭在炭化的時(shí)候，內(nèi)部和外部都會(huì)進(jìn)行炭化，因此使用微波炭化設(shè)備生產(chǎn)的生物炭的含碳率比較高，并且與 BECCS技術(shù)相結(jié)合，可以提高固碳率，降低二氧化碳的排放。在制取工藝中，棉基生物炭碳含量隨溫度的上升而上升，而氫、氧、氮、硫元素則隨溫度的上升而下降。在以負(fù)碳排放為目的[23]的生物質(zhì)灰礦化CO2途徑研究中，對(duì)生物質(zhì)直接燃燒后生成的生物質(zhì)灰在理論上可以吸收并永久封存CO2這一點(diǎn)進(jìn)行了探索[24]。但是，要想達(dá)到負(fù)碳排放，還需要深入研究物質(zhì)灰的礦化途徑。結(jié)果表明，在大氣中吸附CO2的條件下，以生物質(zhì)灰礦化效果最差，其40天的CO2礦化峰值只有60.66 g·kg-1。在CO2分壓為101.3 kPa時(shí)，可以達(dá)到最大的CO2礦化峰值121.68 g·kg-1，而在最初的分壓為140 kPa時(shí)，CO2CO2礦化峰值為216.85 g·kg-1。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)不同類型的生物質(zhì)灰礦化路線進(jìn)行能耗、輸送、固定碳等多方面的分析，對(duì)不同類型的生物質(zhì)灰礦化路線的真實(shí)負(fù)碳排放進(jìn)行評(píng)價(jià)。

李佳侖等[25]對(duì)生物質(zhì)固態(tài)顆粒燃油的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈及其特點(diǎn)進(jìn)行了研究，并以此為基礎(chǔ)對(duì)其整個(gè)壽命周期進(jìn)行了碳排界線的劃分，將其整個(gè)壽命周期分為種植、生產(chǎn)、運(yùn)輸和利用4個(gè)階段，其中生產(chǎn)和運(yùn)輸是最重要的兩個(gè)階段，并構(gòu)建了一個(gè)碳排計(jì)量模式，經(jīng)測(cè)算，在我國北部區(qū)域生物質(zhì)固態(tài)顆粒燃油的二氧化碳排放量為0.09 g·kg-1，僅為其在燃燒和利用過程中二氧化碳排放量的5.3%，在整個(gè)壽命周期內(nèi)，生物質(zhì)固態(tài)顆粒燃油的二氧化碳排放量極低，可以視為零碳能源。結(jié)合胺基CO2捕獲裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究煙氣量和CO2含量等因素對(duì)耦合循環(huán)過程的影響規(guī)律。在一定的稀薄液體流速下，氣體流速、氣體中CO2含量的提高（減少）將使CO2的捕獲效率、單位能量消耗（減少）增大，而氣體的脫附需要的能量也隨之增大（減少）。在煙道氣流量與煙道氣中CO2含量反向變化時(shí)，其中對(duì)煙道氣中CO2含量有重要影響的因素將支配CO2捕集率和單位能耗的變化。此外，因MEA-CC系統(tǒng)具有一定的滯后特性[26]，使得常規(guī)調(diào)控方法對(duì)重沸器負(fù)載的調(diào)整有一定的滯后，造成CO2捕獲效率高于100%的問題。另外，MEA-CC系統(tǒng)的非線性特性導(dǎo)致了在煙道氣中CO2濃度下降時(shí)，重沸器負(fù)載調(diào)整的滯后比在煙道氣中CO2濃度上升時(shí)大。

3結(jié)束語

目前，包括適宜性評(píng)價(jià)、封存能力評(píng)價(jià)、封存地點(diǎn)選擇等在內(nèi)的CO2地質(zhì)封存能力評(píng)價(jià)方法，尚難以適應(yīng) CCUS技術(shù)的規(guī)模化、集群化應(yīng)用需求。此外，對(duì)于碳捕集技術(shù)，不能只從技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)成本和風(fēng)險(xiǎn)角度來考慮，而要從整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的角度來考慮。而造成氣候變化的主要因素就是溫室氣體的過量釋放，而隨著人類社會(huì)的發(fā)展，產(chǎn)生的CO2作為主要的溫室氣體，自然也就不可避免地進(jìn)入了這個(gè)世界的碳循環(huán)之中。在工業(yè)革命以前，地球上的碳循環(huán)一直很簡(jiǎn)單，一直保持著平衡。這種單純的均衡被工業(yè)革命破壞了，因?yàn)镃O2的供應(yīng)超過了消耗，因此CO2的過量釋放是造成氣候變化的主要原因。所以，問題的核心在于，怎樣才能在不對(duì)地球生物圈的生態(tài)造成破壞的前提下，消耗過剩的CO2和溫室氣體。

總體而言， CCS技術(shù)具有良好的發(fā)展?jié)摿?，其所面臨的問題也應(yīng)是暫時(shí)性的，而我國是一個(gè)碳排放大國，應(yīng)當(dāng)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并開展相應(yīng)的工程建設(shè)。CO2的地質(zhì)埋存能力是 CCUS技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)的重要依據(jù)。密封容量和儲(chǔ)量以及地質(zhì)封存適合度是CO2地質(zhì)封存的重要指標(biāo)，也是CO2地質(zhì)封存地點(diǎn)選擇的基礎(chǔ)。CO2具有比累積排放更大的潛在儲(chǔ)量，從理論上支撐 CCUS成為實(shí)現(xiàn)“減碳”目標(biāo)的重要技術(shù)的可能性。

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Study on Synergistic Effect of BECCS Technology and Biomass Pyrolysis

XIAO Yuchen1， MENG Ruitong1， PAN Haodan1， YANG Yong2， YAN Yulin2， HU Zhiyong1

（1. Liaoning Petrochemical University， Fushun Liaoning 113001， China;

2. Fushun Mining Group Co.， Ltd. Shale Refinery， Fushun Liaoning 113115， China）

Abstract： Due to the high cost of land use， environment， energy consumption of CO2 capture， carbon mineralization and atmospheric capture， people's understanding of BECCS technology is not deep enough. In this paper， the coupling mechanism between BECCS and biomass pyrolysis was summarized， aiming at combining biomass energy with CO2 capture and storage to achieve the goal of \"zero carbon \" and seeking a new way of sustainable development to achieve the goal of \"negative emission\" in order to reduce environmental pollution.

Key words： Carbon capture and storage; Synergy; Biofuel cracking technology; Negative carbon dioxide emission