НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Технологии снижения выбросов СО$_{2}$ в атмосферу при использовании природного газа в теплоэнергетике

СПИСОК АВТОРОВ:
Гордин К.А., Синкевич М.В., Косой А.С., Попель О.С., Вендланд Л.E.

DOI:
https://doi.org/10.33849/2022113

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
8 декабря 2022 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
7

ГОД:
2022

СТРАНИЦЫ:
75-84

РУБРИКА:
Проблемы энергетики

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
энергопотребление; топливный баланс; выбросы двуокиси углерода; технологии улавливания СО$_{2}$; кислородно-топливные технологии; циклы газотурбинных и парогазовых установок.

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
621.311.1:504.054:336.201

АННОТАЦИЯ:
Ископаемые виды топлива составляют значительную часть мировых энергетических ресурсов, и, вероятно, так будет в течение ближайших десятилетий. Усилия мирового научного сообщества по существенному снижению выбросов углекислого газа (CO$_{2}$) для смягчения глобальных климатических изменений критически значимо для продолжения использования ископаемых топлив в энергетике. Даже в самых умеренных сценариях развития мировой энергетики в течение 2030--2050 годов доли угля и нефти будут основательно сокращены в энергобалансе, и только потребление природного газа может немного подрасти к 2050 году. 
Анализ сценариев потребления ископаемого топлива в мировой энергетике показывает, что, наиболее вероятно, новое поколение энергетического оборудования больших мощностей будет использовать, в первую очередь, природный газ. Поэтому основное внимание в работе было уделено рассмотрению технологий улавливания СО$_{2}$ при использовании природного газа в энергетике. Проведен анализ и сравнение основных технологических направлений улавливания СО$_{2}$: улавливание СО$_{2}$ из продуктов сгорания, улавливание СО$_{2}$ в цикле сжигания природного газа и при сжигании природного газа в среде технически чистого кислорода. Выполнено сопоставление существующих и разрабатываемых технологий улавливания CO$_{2}$, предлагаемых к использованию в промышленной энергетике, с оценкой перспектив их возможной практической реализации. Сделан сравнительный обзор новейших технологий улавливания СО$_{2}$, таких как гибридные мембранные адсорбирующие системы, технологии с химическими циклами. Подробно рассмотрены циклы с газовыми турбинами с кислородным сжиганием, --- одна из наиболее перспективных современных технологий улавливания CO$_{2}$ на электростанциях, работающих на природном газе. Сравнительный анализ современных технологий улавливания CO$_{2}$ и прогнозных данных мирового энергопотребления позволяют сделать однозначный вывод о необходимости создания нового энергетического оборудования, которое наряду с высокими показателями тепловой эффективности будет отличаться отсутствием выбросов в атмосферу СО$_{2}$ и других вредных веществ.  


TITLE:
CO$_{2}$ mitigation technologies using natural gas in the heat power industry

AUTHORS:
Gordin K.A., Sinkevich M.V., Kosoy A.S., Popel O.S., Vendland L.E.

KEYWORDS:
energy consumption; fuel balance; carbon dioxide emissions; CO$_{2}$ capture technologies; oxygen-fuel technologies; cycles of gas turbine plants and combined cycle power plants

ABSTRACT:
Fossil fuels represent a significant part of the world&#39;s energy resources, and this is probably will be for the next decades. The efforts of the global scientific community to significantly reduce carbon dioxide (CO$_{2}$) emissions to mitigate global climate change are critically important for the continued use of fossil fuels in the energy sector. Even in the most moderate scenarios of global energy development during 2030-2050, coal, like oil, will be substantially reduced in the energy balance, and only natural gas consumption may increase slightly by 2050. Scenarios’ analysis of fossil fuel consumption in the global energy sector shows that the new generation of high-capacity power equipment is most likely to use, first of all, natural gas. Therefore, this paper is focused on consideration of CO$_{2}$ capture technologies during the natural gas combustion in the energy sector. The analysis and comparison of the main technological directions of CO$_{2}$ capture is carried out: CO$_{2}$ capture from combustion products, CO$_{2}$ capture in the natural gas combustion cycle and during natural gas combustion in a technically pure oxygen environment. The comparison of existing and developing CO$_{2}$ capture technologies proposed for use in industrial power engineering with an evaluation of the prospects for their possible practical implementation is carried out. A comparative review of the latest CO 2 capture technologies, such as hybrid membrane adsorbing systems, technologies with chemical cycles, is made. Gas turbine cycles with oxygen combustion are considered in detail, this is the one of the most promising modern technologies for CO$_{2}$ capture at natural gas power plants. A comparative analysis of modern CO$_{2}$ capture technologies and world energy consumption data forecast allow to draw an unambiguous conclusion about the necessity to create new power equipment, which, along with high thermal efficiency values, will be distinguished by the absence of CO$_{2}$ emissions and other harmful substances into the atmosphere.