【工业之美】二氧化碳也能发电？ 美国这家电厂正计划将此变为现实

NET Power计划在2021年前完成超临界二氧化碳技术的商业化应用。

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作为温室气体的主要成分，二氧化碳的排放问题一直是各方关注的焦点。近日，一家名为NET Power的美国公司则尝试将“麻烦”转变为资源。

据美国科技杂志IEEE Spectrum消息，NET Power正在其位于美国休斯顿，一座装机容量为50MW的并网天然气发电站上测试一项新型发电技术。这项新技术所使用的燃料中包含95%的超临界CO2。按照NET Power计划，如示范电站取得成功，将在2021年前完成该技术的商业化应用。

NET Power表示，将CO2变为燃料的关键在于通过一定的温度和压力使CO2达到超临界流体状态。研究人员表示，在31.1 °C和7.39兆帕的条件下，CO2可以达到超临界状态，在这种状态下，CO2具有类似气体的扩散性和液体的溶解性。超临界CO2可以被泵送、压缩并用于驱动涡轮发动机。在过去的几十年间，超临界CO2一直被看做蒸汽的替代品，有望在不久的将来替代蒸汽在各种发电设备中的作用。

“这是一项杰出的技术。”专门从事超临界CO2发电技术研究的美国国家能源技术实验工程师Nathan Weiland表示，借助这一技术，化石燃料发电将更加清洁，同时，发电厂也将不再需要任何额外成本用于CO2的捕捉和贮存。

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这一技术的核心出自英国工程师Rodney Allam。按照他的设想，将天然气、氧气与超临界CO2混合并燃烧，并用由此产生的废气推动涡轮机转动。燃烧产生的热量使超临界CO2逸散出来，再通过一个热交换器，将气体热量借助超临界CO2传导回燃烧室。与此同时，部分逸散出来的废气遇到空气冷却并脱离超临界状态，废气中包含的水蒸气冷凝排出，剩下较高纯度的CO2重新压缩、冷却以超临界CO2的形式送回到燃烧器。

“我相信我们的工作绝对是可行的。在涡轮机上我们并没有进行创新。”Allam表示。简单的来说，这一技术将碳捕捉融入到了发电过程中。

NET Power的研究人员介绍称，测试过程中，天然气发电站的发电效率达到52%，CO2排放量为0.4kg/kwh，远低于普通燃煤电站8kg/kwh的排放量。如果通过加装二氧化碳捕捉设备来减少二氧化碳排放，那发电站的总发电量将减少13%。

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在推动该技术商业化的过程中，NET Power还计划将设备运行过程中产生的部分气体进行销售。根据现有技术水平、原料价格和相关税收政策，NET Power认为发电成本约为50美元/MWh，如果可以形成规模效应，成本将降至42美元/MWh。

事实上，尝试超临界CO2技术的并不只Allam一个人。此前，中国华北电力大学教授徐进良也曾提出超高参数二氧化碳(S-CO2)燃煤发电的概念。与Allam设想的原理相同，徐进良认为，可以通过超临界CO2布雷顿循环及可能的复合循环，吸收燃煤化学能，产生超高温压参数CO2蒸气，实现高效热功转换。

徐进良表示，CO2化学性质不活泼，可降低发电机组对材料的苛刻要求，使进一步提高蒸气温压参数和发电效率成为可能。