पृथ्वी की जलवायु ग्लोबल वार्मिंग की विशेषता एक महत्वपूर्ण परिवर्तन से गुजर रही है, जिसका वैश्विक पारिस्थितिकी तंत्र और सामाजिक और आर्थिक विकास पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा। अध्ययनों से पता चला है कि यह मुख्य रूप से ग्रीनहाउस गैसों के वार्मिंग प्रभाव के कारण है जैसे कि जीवाश्म ईंधन का उपयोग करके मनुष्यों द्वारा उत्सर्जित CO2। हाल के दशकों में, आर्थिक विकास के साथ CO2 उत्सर्जन बढ़ रहा है। 2006 में, दुनिया का CO2 उत्सर्जन 28 बिलियन टन तक पहुंच गया, जिसमें से चीन में 20.2%का हिसाब था। कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन CO2 उत्सर्जन के मुख्य स्रोत हैं, और कोयला सबसे अधिक CO2 का उत्सर्जन करता है। कोयला एक अपेक्षाकृत "गंदा" ऊर्जा स्रोत है। एक ही कैलोरी मूल्य वाला कोयला तेल और प्राकृतिक गैस की तुलना में बहुत अधिक CO2 का उत्सर्जन करता है, और CO2 उत्सर्जन का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है। 2006 में, कोयला दुनिया की प्राथमिक ऊर्जा खपत का केवल 26% था, लेकिन इसके CO2 उत्सर्जन में 41.7% का हिसाब था। यह समस्या मेरे देश में विशेष रूप से प्रमुख है: 2007 में, मेरे देश की कोयला की खपत 2.59 बिलियन टन थी, जो मेरे देश की प्राथमिक ऊर्जा खपत का 69.5% और मेरे देश के CO2 उत्सर्जन का 80% से अधिक था। इसमें से 1.31 बिलियन टन का उपयोग बिजली उत्पादन के लिए किया गया था। 2008 में, थर्मल पावर जनरेशन में मेरे देश की कुल बिजली उत्पादन का 80% हिस्सा था, जिनमें से अधिकांश कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों से थे। इसकी कम कीमत, प्रचुर मात्रा में भंडार और आसान पहुंच के कारण, कोयला आने वाले लंबे समय तक मेरे देश का मुख्य ऊर्जा स्रोत रहेगा।
वर्तमान में, CO2 उत्सर्जन को नियंत्रित करने के लिए मुख्य रूप से निम्नलिखित तरीके हैं: ऊर्जा दक्षता में सुधार, नवीकरणीय ऊर्जा जैसे कि पवन ऊर्जा, सौर ऊर्जा, बायोमास ऊर्जा और परमाणु ऊर्जा का उपयोग करें, और जीवाश्म ईंधन को जलाने के लिए CO2 कैप्चर तकनीक का उपयोग करें।
भविष्य के भविष्य में, जीवाश्म ईंधन हमारा मुख्य ऊर्जा स्रोत बने रहेंगे, जिसके लिए हमें CO2 कब्जा और भंडारण प्रौद्योगिकी (CCS) को CO2 उत्सर्जन को कम करने के लिए अपनाने की आवश्यकता है। थर्मल पावर प्लांट CO2 उत्सर्जन का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत हैं, और उनका CO2 उत्सर्जन कुल का 40% से अधिक है। उनके केंद्रीकृत उत्सर्जन और आसान नियंत्रण के कारण, वे CO2 कैप्चर और स्टोरेज तकनीक के मुख्य अनुप्रयोग ऑब्जेक्ट बन गए हैं।
CO2 कैप्चर और स्टोरेज पावर प्लांटों द्वारा उत्सर्जित CO2 के संग्रह को संदर्भित करता है और फिर इसे एक पाइपलाइन के माध्यम से CO2 भंडारण स्थान पर ले जाता है। यह लेख मुख्य रूप से CO2 कैप्चर तकनीक पर केंद्रित है। वर्तमान में तीन मुख्य प्रकार के CO2 कैप्चर प्रौद्योगिकियां हैं:
दहन के बाद कैप्चर प्रौद्योगिकी
ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी
पूर्व-दहन कैप्चर टेक्नोलॉजी
कीवर्ड: CO2 कैप्चर; थर्मल पावर प्लांट; ऑक्सीजन-समृद्ध दहन; फ्लू गैस कैप्चर; पूर्व-दहन कैप्चर
दहन के बाद कैप्चर प्रौद्योगिकी
दहन के बाद फुले हुए गैस में कार्बन को पकड़ने के लिए पोस्ट-दहन कैप्चर तकनीक का उपयोग किया जाता है। यह मोनोएथेनोलामाइन (MEA) या अन्य समाधानों का उपयोग करता है ताकि कैप्चर के लिए ग्रिप गैस में सीओ को सीधे अवशोषित किया जा सके। MEA समाधान एक कार्बनिक रासायनिक विलायक है जिसका उपयोग प्राकृतिक गैस में अम्लीय गैस की अशुद्धियों को हटाने के लिए किया गया है, जैसे कि CO2, H2S, आदि 60 से अधिक वर्षों से। CO2 का इसका अवशोषण रासायनिक सोखना से संबंधित है, जो हीटिंग के तहत CO2 जारी कर सकता है। फ्लू गैस में CO2 को कैप्चर करने के लिए इस विधि का उपयोग करने से ग्रिप गैस में CO2 का 75%~ 90%निकाल सकता है और 99%की शुद्धता के साथ CO2 प्राप्त हो सकता है।
ग्रिप गैस में CO2 को पकड़ने के लिए, एक अवशोषण टॉवर और एक पुनर्जनन टॉवर को CO2 को अवशोषित करने और जारी करने के लिए उपकरणों में जोड़ा जाना चाहिए। इसके अलावा, भाप प्रणाली को समाधान को गर्म करने और CO2 जारी करने के लिए भाप निकालने के लिए संशोधित करने की आवश्यकता है। कम फ्लू गैस दबाव (आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव के करीब), कम CO2 एकाग्रता (10%~ 15%), और विशाल गैस प्रवाह के कारण, कैप्चर सिस्टम बड़ा है और बहुत अधिक ऊर्जा का उपभोग करता है। दहन के बाद के कब्जे वाली प्रौद्योगिकी का मुख्य ऊर्जा हानि MEA समाधान के उत्थान में निहित है। यह अनुमान लगाया जाता है कि CO2 कैप्चर के साथ नई निर्मित इकाइयों के लिए, दक्षता समान मापदंडों के साथ इकाइयों के साथ तुलना में लगभग 20% ~ 30% तक गिर जाएगी, और MEA समाधान के पुनर्जनन द्वारा खपत की गई ऊर्जा कुल ऊर्जा के आधे से अधिक के लिए खपत होती है। पुनर्जनन के लिए आवश्यक ऊर्जा आमतौर पर टरबाइन के कम दबाव वाली भाप निष्कर्षण से आती है। Alstom ने संयुक्त राज्य अमेरिका में एक इकाई के CO2 कैप्चर संशोधन का अध्ययन किया है, जिसमें दिखाया गया है कि MEA समाधान के पुनर्जनन के लिए मध्यम दबाव सिलेंडर के बाद 79% भाप का उपयोग किया जाता है। क्योंकि भाप का निष्कर्षण इकाई को इष्टतम परिस्थितियों में संचालन से रोकता है, दक्षता में गिरावट जारी रहेगी।
इसके अलावा, फ्लू गैस में SO2 और NO2 जैसी अम्लीय गैसें गर्मी-स्थिर लवण उत्पन्न करने के लिए MEA समाधान के साथ प्रतिक्रिया करेंगी, जिसके परिणामस्वरूप MEA समाधान का नुकसान होगा। इसलिए, ग्रिप गैस में अम्लीय गैसों की सामग्री को लगभग 10x10 पर नियंत्रित करने की आवश्यकता है।X, चूंकि नहींXफ्लू गैस में मुख्य रूप से नहीं है, और NO2 केवल लगभग 5%के लिए खाता है, साधारण SCR प्रणाली जरूरतों को पूरा कर सकती है।
ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी
ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी शुद्ध ऑक्सीजन को पारित करने के लिए ऑक्सीजन उत्पादन तकनीक का उपयोग करती है और दहन के लिए बॉयलर में पुनर्नवीनीकरण फ्लू गैस का हिस्सा है, ताकि ग्रिप गैस में CO2 एकाग्रता 95%से अधिक तक पहुंच जाए, जो सीधे संपीड़ित और शुद्ध हो सकती है।
ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी का उपयोग करके CO2 को कैप्चर करने के लिए उपकरण में मुख्य रूप से वायु पृथक्करण उपकरण, ग्रिप गैस पुनर्संरचना उपकरण और CO2 संपीड़न और शुद्धि उपकरण शामिल हैं। ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी का मुख्य ऊर्जा हानि ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए हवा के पृथक्करण में निहित है। वर्तमान में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली शीतलन और वायु पृथक्करण प्रौद्योगिकी बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करती है, और कुल बिजली उत्पादन के लगभग 18% के लिए आवश्यक बिजली खातों का उपभोग करता है। इसी समय, ग्रिप गैस प्रवाह में कमी और निकास गर्मी हानि में कमी के कारण, बॉयलर दक्षता को लगभग 3%बढ़ाया जा सकता है। कुल मिलाकर, पूरे पावर प्लांट की दक्षता 20%~ 30%तक गिर जाएगी। वर्तमान में नई कम लागत वाली ऑक्सीजन उत्पादन प्रौद्योगिकियों का अध्ययन किया जा रहा है, जैसे कि ऑक्सीजन और आयन परिवहन झिल्ली (ओटीएम) प्रौद्योगिकी। एक बार एक सफलता हो जाने के बाद, ऑक्सीजन-समृद्ध दहन तकनीक की लागत को बहुत कम किया जा सकता है।
ग्रिप गैस के निरंतर संचलन के कारण, ग्रिप गैस में SO2 एकाग्रता हवा के दहन से 2 ~ 3 गुना है। यदि कोयले की सल्फर सामग्री अधिक है, तो उपकरण के क्षरण को रोकने के लिए डिसल्फराइजेशन सिस्टम के बाद ग्रिप गैस को निकाला जाना चाहिए। यदि यह अधिक नहीं है, तो desulfurization उपकरण रद्द किया जा सकता है। नहींXकम NOX दहन प्रौद्योगिकी को अपनाने के आधार पर उत्सर्जन बहुत कम हो जाएगा। एक ओर, यह इसलिए है क्योंकि ग्रिप गैस में एन 2 की कमी है, और कोई थर्मल नहींXउत्पन्न होता है। दूसरी ओर, एनओएक्स को प्रचलन के दौरान और कम किया जा सकता है। CO2 के बाद संपीड़ित और तरलीकृत, गैर-कांटेदार गैसें, जिसमें बॉयलर हवा में अतिरिक्त ऑक्सीजन लीक शामिल है, SO2, नहींX, आदि, अलग हो जाएगा; प्रदूषकों का इलाज स्थानीय पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं के अनुसार किया जा सकता है।
पूर्व-दहन कैप्चर तकनीक मुख्य रूप से IGCC तकनीक के साथ संयोजन में उपयोग की जाती है। IGCC (एकीकृत गैसीकरण संयुक्त चक्र) एक उन्नत तकनीक है जो एक संयुक्त चक्र के साथ कोयला गैसीकरण प्रौद्योगिकी को जोड़ती है। IGCC सिस्टम को CO2 कैप्चर के लिए एक शिफ्ट रिएक्टर, CO2 पृथक्करण और एक संपीड़न शुद्धि उपकरण जोड़ने की आवश्यकता है। कोयले को संश्लेषण गैस में परिवर्तित किया जाता है, मुख्य रूप से सीओ और एच 2 से बना, उच्च तापमान, उच्च दबाव, और गैसीफायर में ऑक्सीजन युक्त वातावरण के तहत: शिफ्ट रिएक्टर में, संश्लेषण गैस में सीओ और जल वाष्प एक उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत सीओ और हाइड्रोजन उत्पन्न करते हैं। क्योंकि इस समय गैस का दबाव अधिक है, सीओ की एकाग्रता भी अधिक है, और पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल डाइमिथाइल ईथर विधि (सेलेक्सोल) का उपयोग सीओ को अवशोषित करने के लिए किया जा सकता है। यह विधि एक भौतिक अवशोषण विधि है। समाधान के दबाव को कम करके, CO2 जारी किया जा सकता है, और समाधान को पुनर्जीवित किया जा सकता है। इसकी ऊर्जा की खपत MEA विधि की तुलना में बहुत कम है। इसी समय, उच्च गैस के दबाव के कारण, बाद की CO2 संपीड़न प्रक्रिया की ऊर्जा खपत भी कम हो जाती है। कुछ विद्वानों ने 500 मेगावाट IGCC प्रणाली का विश्लेषण किया है और उनका मानना है कि CO2 कैप्चर सिस्टम स्थापित करने के बाद, IGCC की दक्षता 38.4% (HHV) से 31.2% (HHV) तक गिर जाएगी। उनमें से, रूपांतरण रिएक्टर और CO2 के संपीड़न का सबसे बड़ा प्रभाव है, जो क्रमशः दक्षता को 4.2% और 2.1% तक कम कर देता है। इस विधि द्वारा CO2 हटाने की लागत लगभग 20 $/t है।
तकनीकी संभावनाएं
पोस्ट-दहन कैप्चर तकनीक सबसे परिपक्व तकनीक है और इसे उपयोग में लाया गया है। मेरे देश का पहला कोयला -आधारित पावर प्लांट CO2 कैप्चर डिवाइस - हुआनेंग बीजिंग थर्मल पावर प्लांट 3000 ~ 5000T/वर्ष CO2 कैप्चर प्रदर्शन डिवाइस इस तकनीक का उपयोग करता है। ऑक्सीजन-समृद्ध दहन तकनीक वर्तमान में एक शोध हॉटस्पॉट है, लेकिन प्रौद्योगिकी बहुत परिपक्व नहीं है और ज्यादातर प्रयोगशाला और पायलट चरण में बनी हुई है। दुनिया की सबसे बड़ी ऑक्सीजन-समृद्ध दहन परियोजना सितंबर 2008 में जर्मनी में निर्मित 30 मेगावाट वाटेनफॉल परियोजना है, जो एल्सटॉम तकनीक का उपयोग करती है। इसके अलावा, ब्लैक हिल्स, बी एंड डब्ल्यू, एयर लिक्विड और अन्य कंपनियों के साथ मिलकर, यूएसए के व्योमिंग में 100MW ऑक्सीजन-समृद्ध दहन पावर प्लांट का निर्माण करेंगे। यह परियोजना 2015 में पूरा होने वाली है। दोनों-दहन कैप्चर टेक्नोलॉजी और ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी दोनों का उपयोग मौजूदा बिजली संयंत्रों को बदलने के लिए किया जा सकता है। ऑक्सीजन-समृद्ध दहन प्रौद्योगिकी की लागत अपेक्षाकृत कम है, लेकिन यदि CO2 का केवल हिस्सा कैप्चर किया जाता है, तो पोस्ट-दहन कैप्चर तकनीक अधिक उपयुक्त है। IGCC दुनिया में सबसे स्वच्छ कोयला-आधारित तकनीक है, लेकिन इसकी उच्च लागत और अपरिपक्व प्रौद्योगिकी इसके आवेदन को सीमित करती है। हालांकि, CO2 कैप्चर स्थापित करने के बाद, इसकी लागत में वृद्धि कम से कम है, और CO2 हटाने की लागत भी सबसे कम है। प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, IGCC का भविष्य में व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा। नुकसान यह है कि इस तकनीक का उपयोग केवल नए बिजली संयंत्रों के लिए किया जा सकता है, और इसका उपयोग मौजूदा बिजली संयंत्रों के तकनीकी परिवर्तन के लिए नहीं किया जा सकता है।
कोई फर्क नहीं पड़ता कि किस तकनीक का उपयोग किया जाता है, साइट के लिए कुछ आवश्यकताएं हैं। इसलिए, नए डिज़ाइन किए गए पावर प्लांट को CO2 पर कब्जा करने पर विचार करना चाहिए, इस बारे में सोचना चाहिए कि अग्रिम में किस तकनीक का उपयोग करना है, CO2 हटाने वाले उपकरणों के लिए आरक्षित स्थान, और पास में एक उपयुक्त भंडारण स्थान ढूंढना है।
CO2 कैप्चर टेक्नोलॉजी का प्रचार
हालांकि CO2 कैप्चर तकनीक एक शोध हॉटस्पॉट बन गई है, लेकिन इसे अभी तक दुनिया भर में बढ़ावा नहीं दिया गया है। यह मुख्य रूप से निम्नलिखित कारकों के कारण है:
(1) आर्थिक विचार: CO2 कैप्चर के बाद, पूरे पावर प्लांट की दक्षता 20%~ 30%तक गिर जाएगी, और बिजली उत्पादन की लागत में काफी वृद्धि होगी। जिन कंपनियों ने पहले ही मुनाफा कमाया है, उन्हें CO2 पर कब्जा करने के लिए कोई प्रेरणा नहीं है।
(२) राष्ट्रीय नीतियों का प्रभाव: CO2 कैप्चर को राष्ट्रीय नीतियों द्वारा संचालित किया जाना चाहिए। सरकार CO2 कैप्चर और स्टोरेज तकनीक के आवेदन को बढ़ावा देने के लिए CO2 उत्सर्जन कर लगाने जैसे रूपों को अपनाने पर विचार कर सकती है।
(३) राष्ट्रीय नीतियों का प्रभाव: CO2 कैप्चर को राष्ट्रीय नीतियों द्वारा संचालित किया जाना चाहिए। सरकार CO2 कैप्चर और स्टोरेज तकनीक के आवेदन को बढ़ावा देने के लिए CO2 उत्सर्जन कर लगाने जैसे रूपों को अपनाने पर विचार कर सकती है।
(४) सार्वजनिक जागरूकता: CO2 कैप्चर तकनीक को अपनाने के बाद, बिजली की कीमतें अनिवार्य रूप से तेजी से बढ़ेंगी। चाहे वह बिजली की कीमतें बढ़ा रहा हो या कार्बन करों को ले जा रहा हो, इसे जनता द्वारा मान्यता और समर्थित करने की आवश्यकता है।
बिल्डिंग प्रदर्शन पावर प्लांट CO2 कैप्चर तकनीक के प्रचार को बढ़ावा देने के लिए एक प्रभावी उपाय है। यूरोपीय संघ ने 2020 में दुनिया भर में बड़े पैमाने पर पदोन्नति की तैयारी के लिए 2012 तक 12 बड़े पैमाने पर CO2 कैप्चर प्रदर्शन पावर प्लांट्स बनाने की योजना बनाई है।
निष्कर्ष
कोयले से चलने वाले बिजली संयंत्रों के लिए तीन प्रकार की CO2 कैप्चर तकनीकों को पेश किया जाता है, विभिन्न प्रौद्योगिकियों के फायदे, नुकसान और लागतों की तुलना की जाती है, और CO2 कैप्चर तकनीक के प्रचार का विश्लेषण किया जाता है। अत्यधिक लागत अभी भी CO2 कैप्चर तकनीक के विकास को प्रतिबंधित करने वाला मुख्य कारक है। व्यापक विचार किए जाने चाहिए और एकीकृत प्रणालियों को लागत को कम करने के लिए यथोचित रूप से डिज़ाइन किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, उत्पन्न CO2 का उपयोग तेल क्षेत्रों की तेल वसूली दर को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। ऑक्सीजन-समृद्ध प्रौद्योगिकी में, ऑक्सीजन उत्पादन की लागत को कम करने के लिए वायु पृथक्करण के लिए आयातित तरलीकृत प्राकृतिक गैस की ठंडी ऊर्जा का उपयोग किया जा सकता है।
