加压增氧燃烧助火电厂减少碳排
近日，美国麻省理工学院的研究人员向人们展示了一个帮助火电厂减少二氧化碳排放的新方法。该方法被研究人员称为“加压燃料增氧燃烧”，它能将二氧化碳转化成浓缩的加压液态流体，从而完全分离电厂发电过程中产生的所有二氧化碳。液态二氧化碳则会被注入一定深度的地质层当中，防止它向大气层逃逸，从而实现二氧化碳的永久封存。
一直以来，找到切实可行的封存二氧化碳的方法被认为是减缓气候变化最为重要的一环。特别在当前，人类仍然大量依靠化石燃料，全世界能源的90%左右来自化石能源。有人甚至预测，到2030年化石燃料燃烧产生的二氧化碳将在今天的基础上增加50%。
有人可能觉得，通过将二氧化碳转化成浓缩液态流体的方法减少火电厂二氧化碳排放量有些自相矛盾，因为该方法本身并不会真正减少电厂产生的二氧化碳量。但麻省理工学院的教授艾哈迈德·哥尼姆说：“将二氧化碳加压成液态只是其中一步，因为在封存二氧化碳之前，必须将其加压，使其浓缩。同时，火电厂也得重新设计，达到一定的技术标准。”
巴巴拉·弗里兹是环保组织“忧思科学家联盟”的成员，也是一篇有关火电厂碳排论文的第一作者。他说：“目前有一些不同的封存、捕捉二氧化碳的方法正在接受测试，燃料增氧燃烧系统便是其中一个很有前途的技术。而哥尼姆和他在麻省理工学院的同事是目前唯一研究‘加压燃烧’捕捉二氧化碳的学术小组。”
8月份出版的美国《能源》杂志上还发表了一篇文章，专门介绍该技术。意大利国家电力公司是此项目的赞助商，他们计划数年之内在意大利建起一座运用该技术的试验工场。但是所有开发二氧化碳封存技术的科学家都面临同一个难题，因为该技术存在一个最大的弊端：它会使火电厂效率降低。哥尼姆解释道，任何安装了二氧化碳封存及浓缩系统的火电厂都会使自身效率降低30%左右，这也就意味着电厂要生产相同的电量就必须要消耗更多的能源。因此，寻找能效损失最小化的方法就成了“二氧化碳封存系统”能否成功的关键。
能效降低主要发生在分离气体的过程中。如果火电厂使用的是空气燃烧室，则需要将二氧化碳与燃烧后产生的其他废气相分离；如果火电厂使用的是增氧燃烧法，则需在燃烧前将氧气与空气相分离，得到纯度较高的氧气。二者都需消耗一定的能量。为使解释变得更加易懂，哥尼姆做了一个类比：将盐和辣椒混合很容易，但要想再将它们分开则是难上加难。因此，要想火电厂运用新技术分离、封存二氧化碳的先决条件有两个：第一，减少该过程的能量耗损及额外成本；第二，政府推行强制的二氧化碳减排政策。而“加压燃料增氧燃烧”的目标正是降低二氧化碳分离成本。
除了麻省理工学院的研究小组外，还有他一些机构也正在对燃料加氧燃烧进行研究。燃料加氧燃烧，顾名思义，是指将纯氧注入燃烧室中，使燃料与纯氧反应产生纯度较高的二氧化碳。这样一来便可节省二氧化碳的分离成本（空气中氮气的比例为79%，氧气比例约为21%，使用纯氧气能将燃烧后产生的废气减少75%）。
麻省理工学院研究的独特之处在于，研究人员对燃烧室进行了加压处理，使得燃烧气体更为浓缩。哥尼姆说，虽然他们的新方法会增加“燃烧循环”最开始环节的能量消耗，因为必须使用足够的能量将氧气与空气分离，并将其加压，但与未加压的二氧化碳捕捉系统相比，它会增加“动力循环”的效率，提高火电厂的净产量，同时也不必再对二氧化碳进行压缩处理（这一步是封存二氧化碳所必须的）。因此，“加压燃料增氧燃烧”只是将加压处理提前，不但免去了最后二氧化碳封存阶段的加压必要，也提高了燃烧室中气体的燃烧效率。
除上述好处之外，研究人员还指出了“加压燃料增氧燃烧系统”的另一个优势：对燃烧气体进行加压处理之后，可以减小气体体积，从而使火电厂可以使用更小的组件，甚至可以实现火电厂“瘦身”。显而易见，火电厂占地面积减小可以降低建设成本。据研究人员预测，与非加压燃烧相比，“加压燃料增氧燃烧”至少可以将整个火电厂效率提高3%。如果经过适当改进，这一数字甚至有望上升到10%至15%。
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