2013年07月11日08:41
钢铁及重型电机领域竞相节能
接着来看看上述三种技术各自具有的特点。首先是化学吸収法。其原理是，将含有二氧化碳、氮和氢等的废气送入“吸収塔”，在塔内，从上部注入的吸収液与废气接触，仅吸收二氧化碳，吸収液通过换热器加热之后，利用“再生塔”再次进行加热，然后释放出二氧化碳，捕集积存的二氧化碳，吸収液冷却后重新送回吸収塔。
提高吸収液的吸収效率、削减用于加热和冷却的能源，这是降低成本的有效方法。三菱重工与日本关西电力公司共同开发的吸収液“KS-1”为实现节能做出了很大贡献。以往的吸収液捕集1吨二氧化碳，需要消耗3～4吉焦（GJ）的能源，而KS-1仅需2.5吉焦。新日铁住金公司和东芝公司等也在就化学吸収法的节能性能展开竞争。
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| 新日铁住金工程通过实证，2012年底使设备实现商用化（左）。东芝目前正在福冈县进行煤炭火力发电站二氧化碳捕集实证实验（右）。 |
新日铁住金工程公司于2012年12月，启动了使用新日铁住金与RITE共同开发的吸収液的捕集设备。日本钢铁业界受日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的委托，在开发低碳型炼钢技术，作为其中一环，进行着捕集设备的实证。
新日铁住金工程战略策划中心能源及GTL事业战略部高级经理五十岚正之说：“通过改良吸収液、设计可充分发挥其性能的设备以及有效利用低温废热，实现了节能40％。”
再生塔中吸収液的温度一般为120℃左右，新日铁住金与RITE共同开发的吸収液将温度降到了95℃，属全球首创，并且还通过重沸器，将废热用于再生塔加热，将捕集1吨二氧化碳所需的能源控制在了2.4吉焦。
RITE化学研发小组首席研究员东井隆行解释说：“化学吸収法的工作原理是首先使吸収液分子与二氧化碳分子相结合，再通过加热解除与二氧化碳分子的结合。我们此次开发的吸収液具有可在更低温度下解除结合的分子结构，并且在吸収及释放性能方面都达到了最佳水平。”
另一方面，东芝也拥有优势，该公司正在通过日本国内运转着的煤炭火力发电站对分离及捕集进行验证。目前正在其旗下独立发电运营商（IPP）西格玛POWER有明公司建在福冈县大牟田市的三川发电站内，运转着采用化学吸収法的试验成套设备。通过使用自主开发的吸収液、提高换热效率等，使捕集能耗减少到了2.6吉焦。
即使废气中二氧化碳含量较少，化学吸収法也能进行高效率捕集，因此适合用于二氧化碳浓度较小的火力发电站。而钢铁厂及天然气精炼厂等的废气二氧化碳浓度在20％以上，如果提高压力，利用其他捕集技术也能进行低成本捕集。
吸附法的原理是，在高压状态下，使多孔吸附剂吸附二氧化碳，之后降低压力，释放二氧化碳。日本JFE钢铁公司于2011年，开始在西日本钢铁厂福山厂区进行实际验证。
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| JFE钢铁在西日本钢铁厂福山厂区进行实际验证的、使用沸石的二氧化碳分离及捕集设备。通过2年的实证，有望实现降低成本。 |
JFE钢铁公司钢铁研究所环保加工研究部主任研究员齐间等充满信心地表示：“为了进行实用化准备工作，我们将设计年处理100万吨规模的设备。”现在正利用备有3个填充了300公斤沸石的大型罐（吸附塔）的设备，每天从高炉废气中捕集3吨二氧化碳。JFE钢铁计划使这套设备实现大型化。
日本政府针对实用化，设定了将1吨二氧化碳的捕集成本控制在2000日元左右的目标。JFE钢铁通过2年的实证实验，已经有望使成本低于2000日元。将捕集时间缩短到原先的一半，此外，如果业界正在开发的低碳型炼铁技术得以实用化，废气中的二氧化碳浓度会上升，如果将浓度上升的因素考虑在内，便可实现2000日元的目标。
对于膜分离法，有关方面瞄准了更低的1500日元。受日本经济产业省委托，由RITE、可乐丽公司、日东电工公司和新日铁住金工程组成的研究合作组织目前正在进行相关开发。在有机膜中加入高分子吸収剂，可仅使二氧化碳通过。通过改进制膜方法，将单位面积的透过量提高到了刚开始开发时的10倍以上。
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| RITE与可乐丽、日东电工及新日铁住金工程合作，共同开发出了能够从高压气体中，以低成本捕集二氧化碳的膜分离法。设想用于通过干馏煤炭生成燃气轮机燃料的“煤炭气化炉”。 |
将这种经过改进的有机膜卷成卷状，填充到压力容器中，组合利用多个容器制成模块，就可从高压废气中高效率捕集二氧化碳。研究合作组织计划2014年度开始着手进行实际验证。RITE化学研发小组主任研究员池田健一说：“我们将实际验证通过使用高效率膜及简化设备能够使成本降到1500日元，并且，还将探讨降至1000日元的可能性。”
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