NET Power計劃在2021年前完成超臨界二氧化碳技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

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作為溫室氣體的主要成分，二氧化碳的排放問題一直是各方關(guān)注的焦點(diǎn)。近日，一家名為NET Power的美國公司則嘗試將“麻煩”轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源。

據(jù)美國科技雜志IEEE Spectrum消息，NET Power正在其位于美國休斯頓，一座裝機(jī)容量為50MW的并網(wǎng)天然氣發(fā)電站上測試一項新型發(fā)電技術(shù)。這項新技術(shù)所使用的燃料中包含95%的超臨界CO2。按照NET Power計劃，如示范電站取得成功，將在2021年前完成該技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

NET Power表示，將CO2變?yōu)槿剂系年P(guān)鍵在于通過一定的溫度和壓力使CO2達(dá)到超臨界流體狀態(tài)。研究人員表示，在31.1 °C和7.39兆帕的條件下，CO2可以達(dá)到超臨界狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，CO2具有類似氣體的擴(kuò)散性和液體的溶解性。超臨界CO2可以被泵送、壓縮并用于驅(qū)動渦輪發(fā)動機(jī)。在過去的幾十年間，超臨界CO2一直被看做蒸汽的替代品，有望在不久的將來替代蒸汽在各種發(fā)電設(shè)備中的作用。

“這是一項杰出的技術(shù)。”專門從事超臨界CO2發(fā)電技術(shù)研究的美國國家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)工程師Nathan Weiland表示，借助這一技術(shù)，化石燃料發(fā)電將更加清潔，同時，發(fā)電廠也將不再需要任何額外成本用于CO2的捕捉和貯存。

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這一技術(shù)的核心出自英國工程師Rodney Allam。按照他的設(shè)想，將天然氣、氧氣與超臨界CO2混合并燃燒，并用由此產(chǎn)生的廢氣推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動。燃燒產(chǎn)生的熱量使超臨界CO2逸散出來，再通過一個熱交換器，將氣體熱量借助超臨界CO2傳導(dǎo)回燃燒室。與此同時，部分逸散出來的廢氣遇到空氣冷卻并脫離超臨界狀態(tài)，廢氣中包含的水蒸氣冷凝排出，剩下較高純度的CO2重新壓縮、冷卻以超臨界CO2的形式送回到燃燒器。

“我相信我們的工作絕對是可行的。在渦輪機(jī)上我們并沒有進(jìn)行創(chuàng)新。”Allam表示。簡單的來說，這一技術(shù)將碳捕捉融入到了發(fā)電過程中。

NET Power的研究人員介紹稱，測試過程中，天然氣發(fā)電站的發(fā)電效率達(dá)到52%，CO2排放量為0.4kg/kwh，遠(yuǎn)低于普通燃煤電站8kg/kwh的排放量。如果通過加裝二氧化碳捕捉設(shè)備來減少二氧化碳排放，那發(fā)電站的總發(fā)電量將減少13%。

圖片來源：IEEE Spectrum

在推動該技術(shù)商業(yè)化的過程中，NET Power還計劃將設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的部分氣體進(jìn)行銷售。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平、原料價格和相關(guān)稅收政策，NET Power認(rèn)為發(fā)電成本約為50美元/MWh，如果可以形成規(guī)模效應(yīng)，成本將降至42美元/MWh。

事實(shí)上，嘗試超臨界CO2技術(shù)的并不只Allam一個人。此前，中國華北電力大學(xué)教授徐進(jìn)良也曾提出超高參數(shù)二氧化碳(S-CO2)燃煤發(fā)電的概念。與Allam設(shè)想的原理相同，徐進(jìn)良認(rèn)為，可以通過超臨界CO2布雷頓循環(huán)及可能的復(fù)合循環(huán)，吸收燃煤化學(xué)能，產(chǎn)生超高溫壓參數(shù)CO2蒸氣，實(shí)現(xiàn)高效熱功轉(zhuǎn)換。

徐進(jìn)良表示，CO2化學(xué)性質(zhì)不活潑，可降低發(fā)電機(jī)組對材料的苛刻要求，使進(jìn)一步提高蒸氣溫壓參數(shù)和發(fā)電效率成為可能。