10/7領域規劃簡報初稿之邱組長意見(991005電話聯繫)

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鸯安
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1 鈣迴路捕獲技術說明工業技術研究院綠能與環境研究所 2012 年 7 月 10 日 1

碳捕獲及封存是重要減碳選項 (Carbon Capture and Storage-CCS) 根據國際能源總署預測, 全球於 2050 年達到減量至 2005

將興起新的產業契機預期達成政府永續能源政策減碳目標,2020 年 CCS 將貢獻 1.

碳捕集及封存 19% 再生能源 17% 再生能源 17% 核能 6% 核能 6% 發電效率及燃料轉換 5% 發電效率及燃料轉換 5% 使用端燃料轉換 15%

2 碳捕獲及封存是重要減碳選項 (Carbon Capture and Storage-CCS) 根據國際能源總署預測, 全球於 2050 年達到減量至 2005 年的 50% 排放目標, 需仰賴關鍵技術的突破, 其中 CCS 預估將達 19% 的貢獻度 CCS 已被國際認定可作為碳排放交易項目, 未來市場極大, 將興起新的產業契機預期達成政府永續能源政策減碳目標,2020 年 CCS 將貢獻 1.6%(325 萬噸 ), 2025 年 CCS 將佔 9%(2,750 萬噸 ), 總計投資超過千億, 每年營運至少數百億元碳捕集及封存 19% 碳捕集及封存 19% 再生能源 17% 再生能源 17% 核能 6% 核能 6% 發電效率及燃料轉換 5% 發電效率及燃料轉換 5% 使用端燃料轉換 15% 使用端燃料轉換 15% 使用端燃料和電力效率 38% 使用端燃料和電力效率 38% 資料來源 :IEA, Energy Technology Perspectives: Scenarios & Strategies to

3 何謂 CCS? 捕集運輸封存燃燒前捕集燃燒後捕集富氧燃燒管線車運船運地質封存海洋封存礦化封存 3

我國 CCS 發展策略里程碑規劃實施策略 : 優先處理排放集中的大排放源首要實施對象 : 火力電廠 2010

建立一座大尺度 CCS 示範封存場 2016-18 年 ( 每年 10~100 萬噸 ) 建立一座中尺度 CCS

4 我國 CCS 發展策略里程碑規劃實施策略 : 優先處理排放集中的大排放源首要實施對象 : 火力電廠 2010 年電力部門總排放量約佔全國總排放量的 65.7% 次要實施對象 : 水泥石化與鋼鐵業 2010 年工業部門總排放量約佔全國總排放量的 16.8% 年 2025 年逐步達成大規模 CCS 商轉建立一座全載商轉機組 CCS 廠規劃建立一座大尺度 CCS 示範封存場年 ( 每年 10~100 萬噸 ) 建立一座中尺度 CCS 示範試驗場 10~30MW 燃燒後捕獲示範發電廠年每年 1~10 萬噸封存試驗場建立一座小規模 CCS 示範試驗場 1 ~ 3 MW 燃燒後捕獲先導型試驗廠每年 0.1~1 萬噸注儲封存試驗場 4

5 試驗計畫背景說明源起 o 經濟部為推動二氧化碳捕獲與封存 (CCS) 之技術與未來產業之發展, 於 99 年 1 月 18 日成立 CCS 研發聯盟 o 經濟部能源局於 FY99 起委辦之淨煤技術及二氧化碳捕獲封存技術發展四年計畫, 推動於 2012 年 (FY101) 完成建立捕獲先導型示範試驗廠來源 o 接引機組部份煙氣, 總捕獲量約 1.0 公噸 /hr 捕獲方法 o 工研院發展之鈣迴路捕獲技術 o 以石灰石為吸附劑, 吸附容量高且能耗低台灣有蘊藏量極為豐富的石灰石礦價廉與取得容易台泥公司非常重視減量的議題, 積極參與能源局業界合作計畫 o 以台泥和平廠作為捕獲先導型示範試驗廠之場址 5

6 鈣迴路 (Calcium looping) 捕獲流程 + CaO CaCO kj CaCO 3 Carbonation( 碳酸化 ) Calcination( 煅燒 ) Cycles + CaO kj 鈣迴路技術的優勢 : CaO 有非常高的吸附容量 (786mg /g) Q1 Carbonator 650 C CaCO3 Calciner 900 C 燃燒系統碳酸化爐 CaO 煅燒爐 Existing power plant supercritical unit Q00 Combustion Flue Gases 表可回收熱能表輸入熱能 O2 ASU Coal Q0 Q2 CaCO3 Q4 Q3 CO2 台灣擁有蘊藏量豐富與價格低廉的石灰石高溫廢熱能有效回收做高價值的應用失活吸附劑能完全作為水泥原料或排煙脫硫吸收劑整合電廠與水泥廠, 將可獲得最大減碳效益 Rf: Luis M.Romeo etc,oxyfuel carbonation calcination cycle for low cost capture in existing power plants, Energy Conversion and Management 49(2008)

7 台灣 ( 工研院 ) 西班牙 (INCAR-CSIC) 德國 ( 斯圖加特大學 ) 德國美國 (Darmstadt 大學 ) ( 俄亥俄州立大學 ) 捕獲效率 85%~95% 70% ~85% 75% ~80% 85% >90% Scale 碳酸化爐煅燒爐石灰石粒徑 ( m) 3kWth (1) 30kWth (1) 10kWth (1) 1.9MWth (2) 1.7MWth (2) 200kWth (2) 氣泡式流體化床循環式流體化床純氧燃燒旋轉窯國際 Benchmark 鈣迴路捕獲技術以歐洲發展的最為積極, 且有大型工程公司的參與我國在鈣迴路技術發展上已居於領先群中, 將於 2012 年底建立全球最具規模之試驗廠循環式流體化床氣泡式流體化床快速流體化床氣泡式流體化床快速流體化床 1MWth 循環式流體化床循環式流體化床 120kWth 挾帶床挾帶床, 水合反應器為氣泡式流體化床 250 ~ ~ Ref:.1.Nuria Rodriguez et al, Comparison of experimental results from three dual fluidized bed test facilities capture with CaO, GHGT10, Martin Strelow et al, Separation by Carbonate Looping Including Additional Power Generation with a CO2-H2O Steam Turbine, Chem. Eng. Technol. 2012, 35, No. 3, William Wang, Shwetha Ramkumar, Songgeng Li, et al., Subpilot Demostration of the Carbonation-Calcination Reaction (CCR) Process: High-Temperature and Sulfur capture from Coal-Fired Power Plants, Ind. Eng. Chem. Res. 49,

先導型試驗系統規劃系統主要包含碳酸化爐煅燒爐儲槽循環系統儀控與高濃度煙氣分離與液化等單元先導型試驗廠建廠進度 o FY100 已完成主體工程建造, 包括碳酸化爐與週邊桶槽設備煅燒爐袋式集塵器及旋風集塵器等單元 o 4/3 收到環保署同意備查之環境差異對照公文 o 完成試驗廠儀控設備組裝鋼構管路土木工程採購案 o 建照雜項執照等申請作業水泥旋窯爐 EP 100 由 2

8 先導型試驗系統規劃系統主要包含碳酸化爐煅燒爐儲槽循環系統儀控與高濃度煙氣分離與液化等單元先導型試驗廠建廠進度 o FY100 已完成主體工程建造, 包括碳酸化爐與週邊桶槽設備煅燒爐袋式集塵器及旋風集塵器等單元 o 4/3 收到環保署同意備查之環境差異對照公文 o 完成試驗廠儀控設備組裝鋼構管路土木工程採購案 o 建照雜項執照等申請作業水泥旋窯爐 EP 100 由 2 號窯煙囪 ( 排放口前 ) 引氣點, 引出排氣量約 1/300 的煙氣, 經由捕獲後, 會以接近原煙氣壓力條件, 回至主煙氣管放熱碳酸化爐燃燒器 7 燃料旋風集塵器袋式集塵器 O 2 循環 CaCO 3 氧氣儲槽低濃度煙氣 3 2 新鮮 CaCO 6 3 循環 CaO 850 o C 吸熱 4 8 CaCO 3 煅燒爐空污設備失活 CaO 與 CaCO 3 粉體煙氣冷凝水煙囪 5 高濃度液化 850 放熱 8

9 試驗廠整地情形佔地 40mx70m 9

10 建廠時程規劃階段目標預定時程規劃行動方案 99,01,01~ 99,11,30 CaCO 3 /CaO 迴路捕獲系統基本設計規劃捕獲技術 Pilot Plant 示範廠細部設計 100,01,01~ 100,09,30 1. 完成碳酸化爐與煅燒爐基本設計 (990531) 2. 確定系統流程與 P & ID 圖 (990630) 3. 完成主體設備儀控動力電力等系統設備與元件清單 (990930) 4. 完成系統工程初步估價 99,09, ,03,31 前完成細部設計發包 ,06,30 示範廠址確定 3.100,10,30 前完成細部設計 4.100,12,31 通過環境影響差異分析捕獲技術 Pilot Plant 示範廠興建完成捕獲技術 Pilot Plant 示範廠完成試車捕獲技術 Pilot Plant 示範廠運轉測試 100,07,01~ 101,11,30 101,10,01~ 101,12,30 102,01,01~ , ,08,31 完成設備主體工程發包 2.100,12,31 建廠主體工程完成 3.101,03,31 完成儀控電力動力與工程發包 4.101,05,31 完成現場安裝配管管架與系統整合工程發包 5.101,06,30 完成土木基礎工程發包 6.101,07,30 取得雜項執照與建照 7.101,11,30 完成示範廠興建 1.101,11,30 完成單元試車 2.101,12,30 完成系統試車 1. 驗證系統可靠度捕獲效率與捕獲成本 2. 獲得放大設計技術資料累積操作運轉技術能量 10

11 30MWt 鈣迴路捕獲示範廠規劃構想在既有的經濟部 CCS 研發聯盟架構下, 加入相關產業共同參與能源局政府單位國際合作設備投資成本預估 15~20 億工研院台泥中鋼中油台電研發單位工程顧問公司國內工程公司水泥鋼鐵業機械化工氣體製造業發電汽電共生業鍋爐工業爐製造業西班牙 CSIC 美國 OSU 經濟部 CCS 研發聯盟新創事業公司預定規模 30MWt: 捕獲量 15 噸 / 天 2012 產業聯盟籌組 2014 完成基本設計規劃 2015 完成細部設計 2016 完成建廠工程燃燒煙氣 650 放熱碳酸化爐燃燒器燃料旋風集塵器袋式集塵器 O 2 氧氣儲槽低濃度煙氣循環 CaCO 3 新鮮 CaCO 3 補充循環 CaO 850 吸熱 CaCO 3 煅燒爐失活 CaO 與 CaCO 3 粉體煙氣捕獲示範廠冷凝水高濃度 850 放熱壓縮儲存送至 CCS 研發聯盟封存試驗場進行封存 11

12 結論工研院發展之鈣迴路捕獲技術, 不論在技術研發進展與產業合作應用發展上, 已獲得非常好的成效與世界領先地位特別在與水泥產業的結合上, 獲得我國水泥領導者台灣水泥公司的積極投入 o 參與合作研究, 並提供和平水泥廠作為先導試驗廠之技術驗證之用 o 同時亦與工研院簽訂商業化合作意向書此已象徵水泥業需求, 與組成產業聯盟開創新興產業的契機鈣迴路與水泥業異業結合之燃煤電廠, 可獲得減量最大效益, 與綠色水泥產品鈣迴路捕獲系統與水泥業結合之成果, 將可我國產業創造新的價值與社會良好的形象合作意向書簽約 12

投影片 1

投影片 1 104 年度經濟部研究機構能源科技專案二氧化碳捕獲及封存技術研發與示範計畫成果簡報報告人 : 徐恆文執行單位 : 財團法人工業技術研究院行政院原子能委員會核能研究所中華民國 : 104 年 11 月 07 日 1 能源局補助計畫目標開發低於 USD30/t CO 捕獲系統關鍵與商品化放大技術 30MW 級鈣迴路捕獲示範系統設計規劃與新創產業推動開發先進燃燒與兼具捕獲及產氫之化學迴路系統