CCS技术开启化石能源低碳元年

CCS技术开启化石能源低碳元年 发布时间:2009-05-07       近日，全球第一家经改造而配备碳捕获和封存技术（CCS）的发电厂将在法国南部落成。这座电厂位于法国的拉克城，能源巨头道达尔对其中的一个煤气锅炉进行了升级。 　　  每年将有6万吨二氧化碳从这里被运送和存储到其附近一座被废弃的天然气田。这将是世界上第一条完整的碳捕获链：首先燃烧天然气，然后分离出燃气中二氧化碳，最后将其深埋地下。 　　  这是一条令人振奋的利好消息。眼下世界各国都在想方设法开发新能源，以取代早晚会被耗尽、并给气候带来严重威胁的石化能源。 　　化石能源主流地位暂难变 　　温室气体减排已刻不容缓 　  　目前全球每年有300多亿吨的二氧化碳排放到大气层中。其中约有40%来自发电厂、23%来自运输行业、22%来自水泥厂、钢厂和炼油厂。而火力发电厂最适合CCS，因为二氧化碳的排放量大而集中，操作起来也相对容易。 　  　二氧化碳的排放之所以集中在能源行业也是由市场规律所决定的。毕竟在所有的能源形式中，石化能源最为便宜。 　  　时至今日，全球有80%的能源来自煤炭、石油和天然气等化石原料。水电和核能虽然也不贵，但因为环境条件限制了它们的发展规模。至于风能、太阳能和生物质能等新能源，虽然环保前景喜人，但从当前进度来看，受高成本和技术不成熟等客观因素制约，这些新能源完全取代传统的石化能源仍处于“摸着石头过河”的阶段，真正做到大规模商用还得戴上“未来”的帽子。因此，发展可靠技术、减少矿石燃料的温室气体排放是一个明智的“缓兵之计”，CCS应运而生。 　  　然而各国对二氧化碳的处理却相对滞后。不少业内人士担忧，如果继续让二氧化碳肆无忌惮地“侵蚀”大气层，用不了几年，人类就会为自己的行为付出极其惨痛的代价。 　  　气候变暖引发的海平面上升将会使沿海地区洪涝灾害增多、陆地水源盐化。一些地区饱受洪涝灾害的同时，另一些地区将在干旱中煎熬，陷入农作物减产和水质下降等困境。专家预计，最早到2020年，7500万至2.5亿非洲地区居民可能将陷入缺水困境，亚洲地区人口超过百万的大城市极有可能遭遇水位和海平面上升带来的洪涝灾害。欧洲将目睹大量物种灭绝，而北美则将经历持续时间更长、温度更高的热浪天气。 　　  在这样的背景之下，CCS的意义更加深远。据专家预测，这项技术最多可令全球发电厂的二氧化碳排放量减少90%。 　　技术瓶颈已突破 　　政策滞后成桎梏 　　  拉克项目的碳捕捉是在碳氢燃烧过程中完成的，即富氧燃烧捕集二氧化碳的。这是最为合理、技术难度也最高的碳捕捉工艺。道达尔在拉克项目上取得的成功意味着人类已经攻克了碳捕捉的首要技术难题并已进入商业应用阶段。 　　  至于碳封存，道达尔选择了拉克电厂附近一座名为鲁塞的废弃天然气田。从地质学角度看，油田和天然气田是最具吸引力的碳封存地点。基于人们对产油层和产气层的地质概况的深入了解，油田和气田已被证实可以容纳碳氢化合物。更为重要的是，将二氧化碳回注油田能显著提高油田采收率多达5%至15%，并可相应地延长油井生产寿命——这种“化腐朽为神奇”之术已成功帮助不少产量日减的油田得以增产延寿。 　  　但公众对这一技术的接受需要一个过程。据了解，由于担心封存于地下的二氧化碳会出现泄漏，或者对海洋和陆地生态造成威胁，目前国外的一些实验项目经常会受到公众和环保人士的抵制。但专家介绍说，只要选址得当、前期工作准备充分，封存于地下或海底的二氧化碳是不会发生泄漏的，目前国际上的项目也没有二氧化碳泄漏的记录。 　　  实际上，过去CSS难以施展拳脚并不是因为技术问题，而是政府的配套政策不到位。正如碳捕捉和封存协会（CCSA）的杰夫·查普曼所言：“二氧化碳捕捉和封存并不存在技术障碍，眼前唯一需要的就是好的政策。” 　　  早在上世纪90年代，英国科学家就对CCS产生了浓厚的兴趣，并一度引领着当时的技术潮流。BP便是世界上最早开始探索CCS商业化途径的公司之一。 　  　但是英国政府对这项技术始终表现的不冷不热。CCS在英国很难得到政府资助或政策支持，这几乎是宣判了CCS的死刑，因为碳捕捉的成本相当高。 　　  在技术相对领先的欧洲，目前碳捕捉成本约为70欧元/吨。面对动辄上万、甚至百万吨的减排需求，其综合成本是相当惊人的。如果政府不能出台鼓励政策，与企业共担风险，CSS的未来仍存阴云。 　　  正因为如此，在得不到政府支持的前提下，几乎没有一个企业愿意单方面投资CCS。高成本带来的高风险让企业不得不三思而后行。这也是为什么在此之前，虽然人类已经掌握了较为成熟的CCS技术，却从未诞生过一个真正意义上集碳捕捉、运输、封存为一体的CSS链。 　　  但是，随着全球气候问题愈加严重，近年来各国政府在继续加大新能源投入的同时，也逐渐开始正视CCS。以加拿大为例，过去10年，政府一共为CCS投入了20亿美元的资金。挪威这样的小国更是保持着每年4000万英镑的巨额投入。今年1月，欧盟也正式提议划拨总额12.5亿欧元的专款，为欧洲境内的11座火电厂安装CCS设备。 　　  二氧化碳大量排放导致的全球温室效应，不仅引起了各国政府的重视，国际跨国公司也积极参与其中，尤其是国际能源公司还在技术改进上不断探索。除了道达尔集团正在运作的拉克发电厂，目前包括BP、雪佛龙等在内的多家知名能源企业都在积极探索和推广二氧化碳捕捉和封存技术。 　　  不得不提的是，与国际较为先进的CCS技术相比，中国还处于相对落后的阶段。清华大学化工系教授陈健认为，我国碳捕集的技术才刚起步，整体上仍处于实验室阶段，而且大都采用燃烧后捕集的方式。但近年来中国在CCS的研究上做了很多工作，从2003年开始政府就参加了相关的领导人论坛。这几年，包括“973”、“863计划”在内的国家重大课题都对CCS的研究进行了立项，并取得了重大进展。随着国家的重视和投入的增加，以及国际先进技术的推广，我们有理由相信CCS会在我国“开花结果”。 　　  即将投产的拉克发电厂也许实验色彩更加浓厚一些。考虑到成本，政策等制约因素，大范围CCS商用通常需要数年才能完成。但不可否认的是，拉克项目让我们距离理想更近了一步，化石能源的低碳元年也许就此开启。CCS功不可没。 　　  碳捕捉和封存技术 　　  碳捕捉和封存技术是指将能源工业和其他行业生产中产生的二氧化碳分离、搜集并集中埋存于地下数千米的地质层中与大气隔绝。这项技术的英文全称是Carbon Capture and Storage, 缩写为CCS。 　　  顾名思义，实现CCS主要有两大步骤：“碳捕捉”和“碳封存”。 　　  目前主流的碳捕捉工艺按操作时间可分为三类：燃烧前、燃烧中和燃烧后。其中燃烧中捕捉是最佳的选择。燃烧前捕捉实现起来最为复杂，而燃烧后只能捕集到排出二氧化碳的10%，既不经济，也不节能。 　　  “碳封存”则需要首先寻找到适宜封存二氧化碳并使其与大气完全隔绝的地质层。而从地质学角度看，有三类地质层适合埋存二氧化碳：油气田、不含碳氢化合物的圈闭以及深度蓄水盐层。 声明： 1、本文系本网编辑转载，并不代表本网站赞同其观点及对其真实性进行负责、考证。 2、如本文涉及其作品内容、版权和其它问题，请在30日内与本网联系，我们将在第一时间进行相应处理！ 关于"CCS技术开启化石能源低碳元年"的更多内容 中国、印度已无法回避 　　随着世界对全球气候变暖问题越来越关注，中国和印度这两个目前最大的碳排放发展中大国承受的国际压力也会越来越大。欧美国家在建立他们的碳排放交易体制的同时，也会不约而同地提到中国和印度。减少碳排放已经是一个中国和印度不能回避的问题，而CCS技术将是一个很好的选择。 　　中国一直也在试行自己的解决方案。华能北京热电厂已实施工业级应用碳捕集技术。这家工厂由澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发。尽管规模相对较小，不过该工厂宣称其每年能捕捉3000吨碳，捕获率达到了85％。循环后的碳被用于碳酸饮料以及制作干冰。 　　在中国的其他地方，类似的项目将马上开工。山西的一家电厂会将捕获的碳用于生产肥料，而陕西的一家电厂则会将捕获的碳注入油田以提取石油。 　　随着欧盟CCS技术的加大投入，美国对清洁煤技术的大力支持。中国加快发展CCS技术已经是刻不容缓。中国目前还没有一座商业化的CCS燃煤发电试验工厂，离建立示范工厂的目标更是遥远。 　　中国一方面需要加强国际合作引进技术，促进CCS的商业化发展。另一方面要加快自主研发，通过试点，掌握核心技术和流程，建立自己的CCS项目。 　　CCS技术的应用可能对中国温室气体总量减排起到决定性作用，同时也可能形成一个产业。这对于以煤炭为主要能源的中国，将有不可估量的意义。 应对气候变暖 碳捕获技术受追捧 2009-8-4 来源：中国高新技术产业导报　 作者：纪爱玲 我要评论(3) 　 　　华能北京热电厂利用ＣＣＳ技术收集并处理二氧化碳 　　为应对全球气候变暖，世界各国纷纷寻找解决办法。碳捕获与封存技术因能减少二氧化碳排放量受到各国追捧，但技术发展和资金问题有待解决。 　　本报记者 纪爱玲综合报道　　 　　日前，全球最大的燃煤电厂碳捕获项目——华能石洞口第二电厂碳捕获项目在上海开工，今年年底建成后，预计年捕获二氧化碳10万吨。 　　碳捕获与封存（CCS）技术当前被认为是短期之内应对全球气候变化最重要的技术之一。运用该技术，在煤燃烧的过程中，通过一定的化学反应将二氧化碳捕捉下来，使之不排放到大气中，再经过压缩、运输，将其封存在枯竭的油田和天然气领域或者其他安全的地下场所。 　　有人曾调侃说：“CCS技术就是把向天空喷吐烟雾的工业烟囱倒过来，把烟喷到地底下去。” 　　CCS技术因能使发电行业二氧化碳的排放量减少20%-40%，为各国快速实现碳减排目标和发展新能源赢得时间，从而受到各国的追棒。 　　各国追捧CCS 　　目前，全球二氧化碳的排放量正以每年3%的速度增长，到2030年将达到每年120亿吨，到本世纪末将超过200亿吨。 　　按照这个速度发展下去，到2100年，空气中的二氧化碳聚集量将达到百万分之1100，整个地球的气候条件将逐步接近史前年代：大气层和金星的大气层类似，二氧化碳取代氮气成为主要成分；温室效应造成的高温将不适合任何动物的生存，人类社会则将在这一进程中崩溃。  　　作为补救措施之一，人类已经开始尝试将CCS技术化作为一种服务产品推向前台，并已经在部分地区进行试点。 　　目前在欧盟各国如英国、法国、德国、意大利、西班牙、瑞典、挪威、荷兰，都能够看到CCS项目的身影。这些国家都是CCS技术的最早探索者和拥有者。德国莱茵集团（RWE）、法国道达尔集团、雪佛龙集团、意大利国家电力公司(Enel)、英国石油公司（BP）、英荷壳牌石油公司等著名跨国企业都已经宣布了CCS技术研发计划，这些公司都期待在不久的将来，CCS技术能实现商业化运作。 　　第一个吃螃蟹的是瑞典能源巨头——瀑布能源公司（Vattenfall）。该公司从2001年就开始研究CCS技术，为此已投入了7000万欧元，成为世界上第一个开始运作CCS试验工厂的企业。  　　去年，瀑布能源公司在德国东北部勃兰登堡州建立了世界上第一家应用碳捕捉及封存技术的试验性煤电厂。该公司2008年宣布，计划2013年之前在丹麦建设一个CCS示范工厂——北日德兰电站。 　　英国政府已经决定要在2014年之前投入10亿英镑建立一个CCS示范工厂。政府作为投资方，已经出台了竞标机制。 　　除了瑞典、英国这样的典型外，CCS项目已经在欧洲遍地开花。今年四月，法国的道达尔集团在法国西南部建立的Lacq试验工厂，是世界上首个包含了二氧化碳捕获、运输和地下封存全过程的CCS项目，其一体化程度前所未有。 　　近日，欧洲委员会宣布投入14亿美元在欧洲各国建立13个CCS示范工程，大大超过了对风电以及其他新能源技术的投资。美国能源部也计划在未来10年内投入4.5亿美元，在美国7个地区进行CCS项目实验。      　　英国伦敦理工大学的Jon Gibbins教授是ＣＣＳ技术的专家，他介绍，目前主要有三种二氧化碳捕获工艺，即后燃烧捕获、预燃烧捕获和含氧燃料燃烧捕获工艺。其中预燃烧获工艺捕只能用于新建发电厂，而另外两种技术则可同时应用于新建和既有发电厂。德国和英国的试验工厂都属于新建电厂，而另外两种技术的应用现在更为普遍。 　　从欧洲各国能源企业制定的时间表来看，在2015年前，在欧洲至少建立10个大型CCS示范工程的目标并不是纸上谈兵。欧洲各国已经付诸行动，并且在加速赛跑，要在CCS项目上争当第一。 　　我国日益重视 　　2008年，中国十大发电集团总耗煤量超过5.9亿吨，占全国煤炭总产量的１／５。这是绿色和平组织日前发布的《中国发电集团气候影响排名》中透露出的信息。 　　巨大的耗煤量导致了巨大的二氧化碳排放量。2008年，华能集团排放28784.4万吨二氧化碳，居十大集团之首，其次是大唐集团、国电集团、华电集团、中国电力投资集团、华润电力控股、广东省粤电集团、神华集团、 浙江省能源集团等。仅排名前三的发电集团的二氧化碳排放量总和，就比同年英国全国的排放量还要多。 　　中国和美国是世界上碳排放量最大的两个国家，能源结构也都高度依赖火电，美国为45%，中国则高达78%。随着世界对全球气候变暖问题越来越关注，我国承受的国际压力也越来越大。 　　在碳捕获技术方面，我国一直在试行自己的解决方案。2008年夏天，华能北京热电厂启动我国首个CCS项目，实施工业级应用碳捕获技术。这家工厂由澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发。尽管规模相对较小，不过该工厂宣称其每年能捕捉3000吨二氧化碳碳，捕获率达到了85%。捕获的二氧化碳被用于碳酸饮料以及制作干冰。 　　在我国其他地方，类似的项目也将陆续开工。山西的一家电厂会将捕获的二氧化碳碳用于生产肥料，而陕西的一家电厂则会将捕获的二氧化碳注入油田以提取石油。 　　气候组织中国项目发展经理尹乐认为，中国在节能减排和发展可再生能源方面的努力彰显着中国应对气候变化的国家意志和国家力量。中国通过节能减排和发展可再生能源所可能带来的二氧化碳减排潜力，将在2030年前后被发掘殆尽，这意味着届时CCS将成为最终选择。但是，与其他新技术在其初始阶段一样，CCS技术现在并不具备被大规模推广使用的条件，还需要在技术、政策和资金支持等方面做好准备。 　　我国一方面需要加强国际合作引进技术，促进CCS技术的商业化发展；另一方面要加快自主研发，通过试点，掌握核心技术和流程，建立自己的CCS项目。 　　CCS技术的应用可能对我国温室气体总量减排起到决定性作用，同时也可能形成一个产业。这对于以煤炭为主要能源的中国，将有不可估量的意义。 　　7月28日，中美首轮战略与经济对话闭幕，双方承诺在可再生能源、清洁煤(包括碳捕集和封存)、智能电网、页岩气、第二和第三代生物燃料以及先进核能方面加强合作。 　　发展面临瓶颈 　　技术和资金是目前各国发展CCS技术面临的主要瓶颈。 　　据绿色煤电有限公司生产科技与国际部研发工程师刘宇介绍，虽然二氧化碳的捕获和运输技术都比较成熟，地质埋存也有先例，但到目前为止，全世界还没有一座大型的完整的二氧化碳捕获、运输到封存的产业链系统，同时，CCS的大规模推广又依赖于大型示范工程经验的积累。 　　目前，CCS技术成本很高，捕获每吨二氧化碳大约需20-40美元。 　　以国内惟一一个在热电厂实现工业级应用ＣＣＳ技术的项目——华能北京热电厂为例，其每年约排放400万吨二氧化碳，碳捕获系统能够捕获其中的0.075%，约3000吨，而捕获能耗占电厂能耗比例则在30%以上。 　　Jon Gibbins教授说：“为了捕获二氧化碳，发电厂需要更多的燃料，这将消耗更多的成本。另外发电厂的投资成本本也要增加，因为必须增进额外的设备来捕获二氧化碳。所以ＣＣＳ项目增加的不仅仅是发电的投资成本，还有运营成本。” 　　另一问题是CCS技术还没有明确的商业应用模式，即对捕获的二氧化碳商业应用手段有限，而封存成本又十分高昂。 　　解决这一系列问题，必须依赖各国政府的政策、资金支持和国际间合作。尹乐说：“No policy, no CCS。”去年G8会议提出，在2010年以前，由各国政府支持在全球范围内建设20个CCS示范项目，以保证到2020年时实现CCS技术商业化。而CCS技术动辄成百上千亿美元的投资，根本不是发展中国家承担得起的。 　　与此同时，CCS并非人见人爱的项目，反对者一方面对把大量二氧化碳永久封存在地下的安全性存在顾虑，另一方面担心它会把有限的政府资金从现有的再生能源项目上转移出去。 　　相关链接 　　碳捕获与封存技术前沿 　　CCS是指通过碳捕获技术将工业和相关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳封存手段将其输送到一个封存地点，并且长期与大气隔绝的一个过程。 　　目前，处于研究阶段、工业试验或工业化应用的封存场所主要有深度含盐水层、枯竭或开采到后期的油气田、不可采的贫瘠煤层和海洋。 　　随着全球面临的气候问题日益严峻，各国政府非常重视对CCS技术研究的支持。美国、欧盟、澳大利亚、加拿大、挪威等国家或政府间组织都制定了相应的研究规划，开展CCS技术的理论、试验、示范和应用研究，并且已经有了成功的实例。其中，美国走在世界最前列，针对CCS技术的科研规划和项目组织实施较为周密完善。 　　当前，国际上CCS技术研发所关注的主要问题包括：二氧化碳在地质封存系统中吸附和迁移的机理与规律；在地层中的相态及其变化规律、化学反应及固化条件；注二氧化碳采油过程中的物理化学理论问题、复杂渗透流体力学原理、各类二氧化碳提高采收率数值模拟基础模型；长距离管道运输二氧化碳的化学腐蚀机理与规律等。 　　一般而言，如果燃煤电厂安装上CCS装置，采用现有技术在新建发电厂中捕获二氧化碳，其二氧化碳排放将减少85%－90%。 　　国际能源署对这一技术较为看好，并预测说，到2050年，CCS技术可以减少全球20%的碳排放。联合国气候变化委员会已将针对燃煤电厂的CCS技术作为2050年温室气体减排目标最重要的技术方向。 　　燃煤电厂实施CCS技术一般是通过两大手段，一是对于现有电站进行改造加装捕获二氧化碳的装置，第二类是建立更为清洁的整体煤气化联合循环发电系统并安装CCS装置。 　　不管适用何种方式，CCS技术都有明显的缺陷。其自身就是一项高耗能的技术，应用在发电厂的CCS装置将缩减发电厂的发电效率，提升发电成本。 　　从示范项目看碳捕获盈利前景 　　本报讯  华能北京热电厂烟气二氧化碳捕获示范工程由西安热工研究院有限公司承担。西安热工院总工程师许世森介绍说，华能北京热电厂配套碳捕获装置已经顺利运行一年多，可以算得上世界上运行时间最长的燃煤电厂碳捕获装置。 　　“项目捕获的二氧化碳能够达到食品级的，在销售给中间商后，获得了双倍利润。”许世森说，目前北京市场对二氧化碳的需求量是每年6万吨，华能北京热电厂捕获的二氧化碳很容易就能被市场消化。 　　日前落户上海的石洞口第二电厂碳捕获项目同样由西安热工研究院有限公司承担。许世森介绍说，石洞口项目和北京热电厂项目均采用后燃烧捕获工艺，对于原来的电厂没有进行任务改造，仅仅增加了一个捕获装置。 　　“石洞口项目会运转得比较好，捕获率应该会在80%以上，二氧化碳纯度会在99.6%以上。”许世森说。 　　此外，石洞口项目收集的二氧化碳仍然将沿用北京热电厂的模式，加以工业利用——目前市场上食品级二氧化碳的市场价格约为1200元/吨。 　　此外，许世森也承认，碳捕获技术本身都非常耗能，由于要在现有的装置上增加设备，必定要增加负担。“既然要遏制全球变暖，就要付出代价。”许世森说。 　　在商业运作上北京热电厂有所盈利，但在碳减排方面，它却没有达到应有的效果。 　　许世森算过一笔账：“发电厂做这样的项目，发电成本起码要提高20%-30%，发电效率要降低8-10个百分点，对发电的影响是很大的，减排二氧化碳是需要付出代价的。”邓丽  庄佳婧 基于DSP的数据采集系统开发与实现 2009-03-27 21:21:06   作者：王淑芳 张国英 马景兰 高艳铃 张福斌 李致荣    来源：北京石油化工学院学报 关键字：数据采集 DSP TMS320F2812 CCS 　　0 引言 　　现代工业生产中，生产规模不断扩大，朝着大型化、高速化、自动化和连续化的方向发展。因此对机械设备性能的要求也越来越高。很多大型石油、化工、石化、电力、钢铁等部门都采用了单机、满负荷、连续性的生产操作方式，其中的大型旋转机械就成为了现代化大规模生产中的关键设备。一旦出现停机故障，将导致全厂的停产，其经济损失是十分巨大的。同时还有可能招致重大的伤亡事故。由此，大型旋转机械的在线状态监测和故障诊断技术便应运而生。而如何获得大量而广泛的状态量(振动、力、位移、噪声、温度、压力和流量等)是其中的关键。本文介绍的基于TMS320F2812的多功能同步数据采集卡，利用卡上的DSP控制芯片不仅可以实现多种数据的采集，还可以对所采集的数据进行实时的信号处理，大大地提升了整个系统的性能。 　　1 TMS320F2812体系结构 　　TMS320F2812是TMS320C28X系列芯片中性能最好的一种，最高频率为150MHz，处理速度可达150MIPS，指令周期为6．67ns。 　　同TMS320C2000TM平台中前代产品相比，F2812的程序总线包括22位的地址总线和32位的数据总线，数据总线包括32位的地址总线和32位的数据总线。较之C24X／C240X的16位地址总线，F2812大幅提高了可寻址范围。同时，32位的数据总线可以实现单周期的32位指令。其片内的32×32位MAC具有处理64位数的能力，可用于处理高精度的数字运算，完全可以替代其它更贵的浮点数处理器。在振动信号的频谱中，这种优势就更为明显了。在中断响应方面，F2812自动保存上下文的功能加快了中断响应速度，用户可以在更短的时限内完成更多的异步事件，这在多路信号采集系统中大幅提高了系统的实时性。 　　在外设方面，F2812也有不少新特点。除了保留前代产品的4个16位通用定时器以外，F2812又增加了3个32位的定时器。可更方便地实现大范围转轴转速信号的采集，以及提供更为灵活的数据采样模式。F2812内部拥一个12位的增强型A／D转换器，其A／D转换速率高达80ns。而其中的两个独立的8路模拟开关给用户提供了同时采集不同种类信号的实现方法。在片内存储器方面，F2812包括128K字的FLASHMEMORY、1K字的0TPMEMORY和18K字的片上RAM和4K字的BOOT ROM。丰富的片上存储资源可满足用户处理大量数据的需求。在安全方面，F2812采用128位的密码来保护用户的程序。 　　2 数据采集卡的硬件实现 　　数据采集卡的硬件实现利用F2182的众多新特性，数据采集卡可以处理：16路异步或同步模拟信号、16路数字信号、6路转速信号。采用PCI接口与上位机相连。其系统结构如图1所示。   　　2．1 转速信号采集的实现 　　根据工业现场中旋转机械的实际情况，数据采集卡采集的转速范围一般为30～18000r／min(周期范围为33ms～2s)。如此大的转速范围对定时器的计数脉冲和计数位数都提出了要求。若定时器计数脉冲过大，则分辨率降低；但是如果计数脉冲太小，则需要计数器的位数足够大。 　　C2000TM系列的前代产品内置16位定时器很难满足要求，一般常用多个定时器级连来达到要求，而F2812新增的3个32位定时器则弥补了前系列DSP产品的不足。 　　F2812的事件管理模块EV共有6个捕获单元，每个单元的施密特触发器可以捕获到相关引脚的跳变。可监测的跳变可以是上升沿、下降沿或者两者都监测。利用捕获单元的中断功能和定时器就可以很容易地实现对转速周期的测量，并且为转轴的振动测试提供采样的基频。其测量流程如图2。   　　2．2 模拟信号采集的实现 　　TMS320F2812芯片中集成了一个伪双12位A／D转换器模块。该模块内部实际上只有一个A／D转换器，在内部逻辑的控制下它可以很快的速度连续采样转换两次，相当于两个A/D转换器。用户可以同时启动这两个A／D转换器进行采样，也可以启动某个A／D转换器，让它连续采样两次。 　　同传统A／D相比，嵌入式A／D具有如下的特点：在A／D模块的硬件资源配置好了之后，用户可以用软件指令随时启动A／D采样，并获得A／D转换的结果。同传统A／D不同的是，采集功能单元的硬件资源配置还有一部分是通过软件完成的。 利用F2812内部增强型A／D可以在一块采集卡上实现对同步、异步模拟信号的采集和A／D转换。其示意图如图4所示。 什么是CCS技术（CO2收集和储存技术） 作者：3   发布日期：2007-12-21 10:35:40  (阅507次) 关键词:  CCS  co2 CCS是CarbonCaptureandStorage的缩写,是指二氧化碳（CO2）捕捉和封存（CCS）是指CO2从工业或相关能源的源分离出来，输送到一个封存地点，并且长期与大气隔绝的一个过程。本报告认为CCS是稳定大气温室气体浓度的减缓行动组合中的一种选择方案。CCS具有减少整体减缓成本以及增加实现温室气体减排灵活性的潜力。CCS的广泛应用取决于技术成熟性、成本、整体潜力、在发展中国家的技术普及和转让及其应用技术的能力、法规因素、环境问题和公众反应。CO2的捕捉可用于大点源。CO2将被压缩、输送并封存在地质构造、海洋、碳酸盐矿石中，或是用于工业流程。CO2大点源包括大型化石燃料或生物能源设施、主要CO2排放型工业、天然气生产、合成燃料工厂以及基于化石燃料的制氢工厂。潜在的技术封存方式有：地质封存（在地质构造中，例如石油和天然气田、不可开采的煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将CO2固化成无机碳酸盐。该报告也就CO2的工业应用进行了讨论，但是预计这一途径对于CO2减排贡献不大。通过CCS减少的向大气的净排放量取决于捕捉的CO2比例，取决于由于捕捉、运输和封存的额外能源需求使电厂或工业流程的整体效率降低而导致的CO2增产，取决于运输过程中的任何渗漏以及取决于长期封存中CO2的留存比例。现有几种不同类型的CO2捕捉系统：燃烧后、燃烧前以及氧燃料燃烧（图SPM.3）。燃气流中的CO2浓度、燃气流压力以及燃料类型（固体或气体）都是选择捕捉系统时要考虑的重要因素。管道是在大约1,000公里左右距离内大量输送CO2的首选途径。对于每年在几百万吨以下的CO2输送或是更远距离的海外运输，使用轮船可能是在经济上更有吸引力。在深层、在岸或沿海地质构造封存CO2使用了许多相同的技术，这些技术已经由石油和天然气工业开发出来，并且已经证实对于石油和天然气田以及盐沼池构造而言，在特定条件下是经济可行的，但是就封存于无法开采的煤层中而言，这些技术的可行性尚未经证实。海洋封存有两种潜在的实施途径：一种是经固定管道或移动船只将CO2注入并溶解到水体中（以1000米以下最为典型），另一种则是经由固定的管道或者安装在深度3000米以下的海床上的沿海平台将其沉淀，此处的CO2比水更为密集，预计将形成一个“湖”，从而延缓CO2分解在四周环境中。海洋封存及其生态影响尚处于研究阶段。CO2与金属氧化物发生反应，金属氧化物富含于硅酸盐矿石中，并可从废弃物流中少量获取，通过反应产生稳定的碳酸盐。这项技术现正处于研究阶段13，但在利用废弃物流中的某些应用已经处于示范阶段。工业利用14捕捉的CO2是可能的，将其用作气体、液体或作为生产有价值含碳产品的化学过程中的原料，但是不能期待这种利用为显著的CO2减排做出贡献。在2002年的状况下，估计CCS在产电方面的应用将使产电成本增加大约0.01－0.05美元16/千瓦时（US$/kWh），具体成本将取决于燃料、特定技术、场地以及国家环境。将EOR的利益包含在内，会使CCS造成的额外电力生产成本降低大约0.01－0.02美元/千瓦时17（参见表SPM.3的绝对电力生产成本和表SPM.4中以美元/清除CO2为单位的成本）。用于产电的燃料市场价格的上升通常会使CCS的成本增加。石油价格对于CCS的量化影响尚不确定。然而，来自于EOR的收入通常随石油价格升高而上升。CCS在小规模的基于生物质的电力生产中的应用会大幅度增加用电成本，在一家较大的具备CCS的煤电厂中进行生物质复合燃烧将更有成本效益。与新建一个采用捕捉系统的电厂相比，预计用CO2捕捉系统改装现有电厂将产生较高的成本并显著降低总体效率。对于一些刚建不久和效率高的现有电厂或者对于电厂已大幅度升级或重建的电厂，改装的成本劣势会减少。在大多数CCS系统中，捕捉（包括压缩）的成本是最大的成本部分。能源和经济模式指出CCS系统对于减缓气候变化的主要贡献将来自于其在电力行业的发展。正如本报告估计的那样，大多数模拟结果表明当CO2价格开始达到大约25－30美元/吨CO2时，CCS系统才开始出现在显著的部署规模。现有证据表明，在世界范围内，地质构造21的技术潜力20可能19至少可达到大约2,000千兆吨CO2（545千兆吨碳）的封存容量。在大多数大气中温室气体浓度稳定在450－750ppmvCO2之间情景中，在一个成本最低的减缓方案组合中，CCS的经济潜力23累积总量为220－200千兆吨CO2（60－600千兆吨碳），这意味着，在一系列基准情景的平均状态下，CCS贡献了2100年以前世界努力累积减排量的15－55。有可能19的是地质封存的技术潜力20足以达到经济潜力幅度的高端要求，但是对于特定的区域，这一判定或许是不真实的。在大多数情景研究中，CCS在减缓组合中的作用在本世纪内上升，并且发现将CCS纳入某个减缓组合会使稳定CO2浓度的成本降低30或更大降幅。以工业规模将CO2注入海水或在海底形成液态CO2池将会改变局部的化学环境。试验已经证实CO2的持续高浓度将会导致海洋生物的死亡。CO2对海洋生物的影响将产生一些生态系统后果。在大面积海域和长期时间尺度上，CO2直接注入海洋对于海洋生态系统的慢性影响尚未有研究。对人为的和自然界的类似情况的观测和模式都表明在适当选择并进行治理的地质封存储层中，被保留的部分很可能25在100年时间里维持在99以上，并且也有可能191,000年中维持在99以上。海洋封存的CO2其释放将是逐渐的，会延续几百年。在矿石碳化的情况下，已封存的CO2不会向大气释放。 来源：   　　在F2812片内有两个独立的8路模拟开关，既可以单独使用也能级连使用。如图4所示同步信号送入ADCINA模块，其它信号直接送入ADCINB模块，然后由DSP内部的12位A／D转换模块进行A／D转换。用户还可以根据实际应用对外部采样电路进行调整，以满足不同的要求。 　　运用TMS320F2812片内集成的A／D转换器进行数据采集。程序首先对A／D进行初始化，当A／D非常忙时，启动16个A／D通道进行转换，主程序进入死循环；当A／D正常转换完毕后，进入中断服务子程序。中断服务程序将16个A／D转换结果读入数组al[16]中，并再次启动16个A／D通道进行转换，如此循环往复。程序使用C++语言编写源程序。A／D初始化子程序框图如图6所示。中断服务子程序流程如图7所示。   　　2．3 数字信号采集的实现 　　数字信号可以利用F2812的数字I／0直接获得。F2812共有多达56个I／0共享引脚。多数I／0既可以作为普通的I／0引脚，也可以作为其它功能引脚。通过对I／0控制寄存器编程可以指定这些共享引脚是I／0还是其它功能引脚。当引脚为I／0时，读出I／0模块的数据和方向寄存器相应位的结果就可以得到所测数字信号的值了。如果读出的结果为0，则相应引脚为低电平；结果为1，则相应引脚为高电平。 　　3 数据采集卡的软件模块 　　数据采集卡上的软件主要分为系统配置、转速采集、模拟信号采集转换、数字信号采集、数据处理和上位通信等模块。在实际应用中可以根据需求进行配置。 　　4 结束语 该开发平台运用于石油化工领域内的烟气轮机振动故障检测中流量、温度、压力、密封差压、各点振动位移、催化剂含尘量等参数的模拟数据采集，通过分析可以看出因为TMS320F2812芯片内包含了A／D和SRAM，SRAM代替了价格昂贵的FIFO，所以这种采集方法可以大大提高采样速度和精度，并且可以降低硬件设计的成本和时间，为下一步基于DSP实时数字信号处理和分析设计奠定了良好的基础。