* Sản xuất hydrogen có cường độ carbon thấp BRIGHTLOOP™
Babcock & Wilcox hợp tác với Đại học tiểu bang Ohio (Hoa Kỳ) để phát triển công nghệ vòng lặp hóa học BrightLoop có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu dự trữ khác nhau để sản xuất hydrogen, khí tổng hợp, hơi nước, nhiên liệu lỏng hoặc methanol và/hoặc năng lượng, đồng thời tạo ra dòng CO₂ đậm đặc để cô lập và lưu trữ hoặc sử dụng cho mục đích khác. Quá trình BrightLoop được cấp bằng sáng chế dựa trên quá trình oxygen hóa và khử hạt mang oxygen gốc sắt và có thể tạo ra các dòng hydrogen và CO₂ riêng biệt từ khí và nhiên liệu rắn, trong đó bao gồm sinh khối, than đá, nhiên liệu thải, khí tự nhiên, khí sinh học, than cốc dầu mỏ (petcoke) hoặc những loại khác. Trong quá trình này, nhiên liệu phản ứng với các hạt mang oxygen trong lò phản ứng nhiên liệu, tạo thành các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy, chủ yếu là CO₂, đồng thời khử các hạt mang oxygen. Sau đó, các hạt mang oxygen đã khử sẽ di chuyển đến lò phản ứng hydrogen, nơi chúng phản ứng với hơi nước để oxygen hóa một phần các hạt và tạo ra dòng hydrogen. Các hạt mang oxygen sau đó được vận chuyển đến lò phản ứng không khí nơi chúng được tái sinh bằng không khí để trở lại trạng thái ban đầu. Lò phản ứng nhiên liệu và hydrogen sử dụng công nghệ giường di chuyển (moving bed) là một quá trình được thiết kế kỹ thuật cao để thực hiện tách sắc ký, trong khi lò phản ứng không khí sử dụng công nghệ tầng sôi, cả hai công nghệ đều đã được chứng minh rõ rệt mà Babcock & Wilcox rất có nhiều kinh nghiệm khi mà các lượng khí thải khác có thể được kiểm soát bằng bộ công nghệ kiểm soát môi trường hoàn chỉnh của bản hãng.
Lợi ích: Hydrogen từ nhiên liệu rắn có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu rắn hoặc khí làm nguyên liệu; tỷ lệ thu giữ carbon cao với khả năng cách ly CO₂ vốn có hỗ trợ cô lập hoặc sử dụng mà không cần vận hành và thiết bị thu giữ sau đốt đắt tiền; chi phí hydrogen cạnh tranh với chi phí hydrogen quy dẫn thấp hơn so với các phương pháp sản xuất hydrogen khác; hydrogen chất lượng cao được sản xuất từ hơi nước tạo ra chất lượng cao hơn so với việc tách hydrogen khỏi nhiên liệu và có thể mở rộng cho nhiều ứng dụng khác, giúp đáp ứng cả ứng dụng lớn và nhỏ.
Mô tả công nghệ
CLIMATEBRIGHT™-Đỉnh cao cách mạng công nghệ hydrogen và loại bỏ carbon: Các công nghệ loại bỏ carbon của công nghệ ClimateBright™ của Babcock & Wilcox được thiết kế để giúp khách hàng trong các lĩnh vực năng lượng và công nghiệp tích cực chống lại phát thải khí nhà kính GHG và biến đổi khí hậu. Công nghệ ClimateBright™ củng cố hơn nữa cam kết của Babcock & Wilcox đối với tiến bộ năng lượng sạch và giúp khách hàng trên toàn thế giới giải quyết những thách thức môi trường quan trọng nhất trong quá trình công nghiệp và sản xuất năng lượng.
Hiện ClimateBright™ có nhiều giải pháp năng lượng sạch nhằm thúc đẩy quá trình chuyển đổi năng lượng thông qua thu hồi carbon và sản xuất hydrogen cho các lĩnh vực công nghiệp bao gồm sản xuất năng lượng, sản xuất thực phẩm, sắt thép, xi-măng, dầu khí, dược phẩm, hóa dầu, muội than, bột giấy và giấy. Các công nghệ của Babcock & Wilcox được xây dựng dựa trên tài năng cốt lõi của bản hãng trong việc tạo hơi nước, đốt cháy và xử lý khí thải, đồng thời mỗi công nghệ đều giải quyết lượng khí thải carbon dioxide (CO₂) từ quá trình đốt nhiên liệu gốc carbon theo cách độc đáo: (i) BrightLoop™ sử dụng vòng lặp hóa học xử lý xung quanh chất mang oxygen chứa sắt để tách các sản phẩm đốt cháy nhiên liệu gốc carbon thành các dòng CO₂ và không khí nghèo oxygen riêng biệt, cho phép thu giữ CO₂. (ii) SolveBright™ là quá trình thu giữ sau đốt cháy bằng cách sử dụng dung môi có thể tái tạo. (iii) Oxygen Bright™ thì lại sử dụng oxygen gần như tinh khiết trong quá trình đốt cháy, đồng thời lọc dòng khí thải thành CO₂ gần như tinh khiết, đơn giản hóa việc thu giữ nó. (iv) BrightGen™ loại bỏ/giảm việc tạo ra CO₂ bằng cách chuyển sang sử dụng nhiên liệu không chứa hoặc có hàm lượng carbon thấp. (v) Tiền xử lý khí thải để tối ưu hóa việc thu giữ CO₂ sau đốt.
* Đốt cháy hydrogen BRIGHTGEN™ (BRIGHTGEN™ HYDROGEN COMBUSTION)
Giải pháp đốt cháy hydrogen BrightGen của Babcock & Wilcox hiện đang được vận hành tại hơn 60 nồi hơi công nghiệp trên khắp thế giới, bao gồm tại nhiều nhà máy lọc dầu và các cơ sở công nghiệp khác, đồng thời sẵn có cho những khách hàng đang tìm kiếm giải pháp đốt hydrogen mạnh mẽ cho các ứng dụng công nghiệp và tiện ích, nơi có năng lượng hiệu quả, năng lượng điện với khí thải carbon dioxide net-zero là một mục tiêu. Các nồi hơi tiện ích, công nghiệp và trọn gói có độ tin cậy cao của Babcock & Wilcox có thể được sản xuất hoặc trang bị thêm công nghệ BrightGen để đốt nhiên liệu hydrogen hoặc hỗn hợp hydrogen một cách an toàn cho hầu hết mọi nhu cầu, bao gồm điện, sưởi ấm và tạo hơi nước cũng như cho các ứng dụng công nghiệp như nhà máy lọc dầu và cơ sở hóa dầu. Khi xem xét khả năng chuyển đổi nhiên liệu từ nhiên liệu rắn hoặc khí và tích hợp hydrogen vào quá trình đốt cháy, B&W tiến hành đánh giá toàn diện toàn bộ hệ thống lò hơi. Điều này bao gồm tất cả các thiết bị đốt như đầu đốt, hệ thống quản lý đầu đốt, bộ phận áp suất nồi hơi, bộ phận đánh lửa, máy quét ngọn lửa, bộ truyền nhiên liệu và hệ thống kiểm soát chất lượng không khí.
Lợi ích: Với việc đốt 100% hydrogen, công nghệ BrightGen không tạo ra khí thải carbon dioxide (CO₂). Đồng thời cũng có thể được đốt bằng hỗn hợp hydrogen và nhiên liệu khí có hàm lượng carbon thấp hơn (chẳng hạn như khí tự nhiên hoặc khí thải xử lý) để tận dụng sự sẵn có và giá cả của nhiên liệu nhằm tạo ra lượng khí thải CO₂ thấp hơn. Công nghệ BrightGen còn có thể được cung cấp khi lắp đặt nồi hơi mới hoặc được trang bị thêm trong các ứng dụng chuyển đổi nhiên liệu.
* Đốt cháy oxygen OXYBRIGHT™
Quá trình đốt oxygen của B&W có thể được sử dụng để tạo ra hơi nước và năng lượng bằng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm than đá, khí tự nhiên, sinh khối, dầu và các loại nhiên liệu khác. Nitrogen thường được vận chuyển bằng không khí thông qua quá trình đốt nhiên liệu không khí thông thường bị loại trừ và khí thải thu được bao gồm CO₂ gần như tinh khiết. Khí thải không tuần hoàn rời khỏi lò hơi được làm sạch bằng hệ thống loại bỏ hạt và lưu huỳnh thông thường và được gửi đến bộ phận lọc nén (CPU), nơi tạo ra dòng CO₂ có độ tinh khiết cao phù hợp cho việc vận chuyển hoặc các mục đích sử dụng khác. Kết hợp công nghệ Oxygen Bright của B&W với công nghệ đốt sinh khối, chẳng hạn như nồi hơi tầng sôi sủi bọt (BFB) của bản hãng, cùng với khả năng thu hồi và cô lập carbon, năng lượng được tạo ra với cường độ carbon thực âm. Sinh khối như rác rừng, chất thải xây dựng và phá hủy hoặc các sản phẩm phụ nông nghiệp có thể cung cấp nhiên liệu cho lò hơi BFB của B&W. BECCS (sản xuất năng lượng sinh học bằng cách thu giữ và cô lập carbon) là một công nghệ có khả năng mở rộng cao và là một giải pháp cải tiến mới nổi để khử các lĩnh vực công nghiệp sử dụng nhiều khí thải.
Lợi ích: Quá trình đốt cháy tạo ra CO₂ đậm đặc dòng suối thích hợp để cô lập hoặc đem lại lợi ích khác công dụng; không cần thiết bị sau đốt: Áp dụng cho nhiều nguồn nhiên liệu khác nhau. Có thể được trang bị thêm trên các nhà máy hiện có hoặc được thiết kế cho các nhà máy mới lắp đặt máy tạo hơi nước. Cường độ carbon âm khi sinh khối là nhiên liệu nguồn và được kết hợp với việc thu hồi và lưu trữ carbon (BECCS).
Dự án trọng điểm: B&W cung cấp công nghệ oxygen-nhiên liệu sử dụng với than về dự án FutureGen 2.0 của DOE dự án trình diễn ở tiểu bang Illinois, đó là một dự án cải tạo nhà máy nhiệt điện than 167 MW công suất. Mặc dù việc xây dựng bắt đầu vào năm 2014 song dự án đã bị hủy bỏ vào năm 2016 do chuyển hướng hỗ trợ kinh phí của DOE. B&W đã tiếp tục phát triển công nghệ nhiên liệu oxygen và sẵn sàng cho việc thương mại hóa và triển khai toàn diện: Tháng 3/2022, B&W đã công bố công nghệ Oxygen Bright và công nghệ đốt nồi hơi sinh khối BFB sẽ là một phần của năng lượng sinh khối CO₂ âm lớn nhất thế giới cơ sở được phát triển bởi Fidelis New Energy tại cảng Great Baton Rouge (tiểu bang Louisiana, Hoa Kỳ).
* SOLVEBRIGHT™: Công nghệ thu giữ carbon sau khi đốt cháy
Quá trình lọc bằng công nghệ hấp thụ dung môi tái tạo SolveBright của B&W đã trải qua nhiều thập kỷ nghiên cứu và phát triển quá trình loại bỏ carbon. Hệ thống lọc carbon dioxide SolveBright là công nghệ thu giữ carbon sau đốt cháy, thu giữ CO₂ trực tiếp từ khí thải trong thiết bị hấp thụ sử dụng dung môi tái sinh. Dung môi giàu CO₂ được gửi đến thiết bị tái sinh, nơi nó được làm nóng và CO₂ được giải phóng dưới dạng dòng cô đặc để nén và lưu trữ hoặc sử dụng cho các mục đích hữu ích. Dung môi nghèo CO₂ sau đó được tái chế về thiết bị hấp thụ để tái sử dụng. Mặc dù dung môi của B&W được so sánh thuận lợi với hơn 100 dung môi cạnh tranh trong quá trình thử nghiệm rộng rãi tại Trung tâm thu giữ carbon quốc gia song ưu điểm chính của quá trình SolveBright là tính linh hoạt của dung môi, cho phép tùy chỉnh giải pháp CAPEX và OPEX tối ưu cho từng ứng dụng. Quá trình SolveBright có thể được sử dụng với nhiều loại dung môi khác nhau cũng như khả năng sử dụng nhiều loại dung môi tiềm năng khác nhau.
Lợi ích: Tính linh hoạt của dung môi, cho phép tùy chỉnh giải pháp CAPEX và OPEX tối ưu cho từng ứng dụng. Kiến thức về các giải pháp lọc bằng dung môi để thu giữ cacbon từ năm 2005 với quá trình, thiết bị và sự đổi mới sáng tạo đằng sau các loại dung môi khác nhau được sử dụng. Kinh nghiệm trong nhiều lĩnh vực công nghiệp với nhiều loại nhiên liệu và quá trình đốt khác nhau: Từ sử dụng chất thải và sinh khối làm nhiên liệu cho đến các lĩnh vực công nghiệp như xi-măng, sắt thép, hóa chất, dầu khí, bột giấy và giấy, thực phẩm và đồ uống, và nhiều lĩnh vực khác đang tìm kiếm giải pháp đáng tin cậy đối tác loại bỏ carbon. Hỗ trợ giải pháp tổng thể, từ nghiên cứu khả thi, xác định đơn vị thí điểm và tiền FEED, nghiên cứu FEED, đến các nhà máy quy mô đầy đủ, phù hợp với nhu cầu cụ thể của khách hàng.
Tiền xử lý khí thải ống lò/ống khói (FLUE GAS PRE-TREATMENT)
Các loại khí acid làm suy giảm các dung môi được sử dụng trong hệ thống thu hồi carbon sau đốt. B&W đã cung cấp một bộ công nghệ kiểm soát môi trường hoàn chỉnh để kiểm soát sulfur dioxide (SO₂), sulfur trioxide (SO3) có thể tạo thành sol khí (aerosols) là hệ keo của các hạt chất rắn hoặc các giọt chất lỏng, trong không khí hoặc chất khí khác, và gây thất thoát dung môi thu giữ CO₂ là hydrogen chloride (HCl) và hydrogen fluoride (HF) trong quá trình xử lý việc thu giữ dòng khí thải cũng như các công nghệ xử lý các chất ô nhiễm khác như kim loại và các hạt dạng hạt. Các nitrogen oxides (NOx) cũng gây bất lợi cho dung môi thu giữ CO₂ và có thể dẫn đến các sản phẩm phân hủy nguy hiểm trong quá trình này. Quá trình lọc CO₂ cũng có thể được cải thiện khi các hạt vật chất được loại bỏ khỏi khí thải trước quá trình lọc. Quá trình tiền xử lý khí thải là rất quan trọng đối với hoạt động và tính kinh tế của quá trình nhằm đem lại hiệu quả tối ưu cho công nghệ thu hồi carbon. B&W cũng đã trải qua nhiều thập kỷ kinh nghiệm về các giải pháp kiểm soát khí thải, những công nghệ tiên phong đã giúp khách hàng tuân thủ các quy định nghiêm ngặt về khí thải trong suốt hơn 50 năm qua.
Lợi ích: Tiền xử lý khí thải đem lại hiệu quả tối ưu cho công nghệ thu hồi carbon sau đốt. Một loạt các công nghệ tiền xử lý đã được chứng minh giúp giảm đáng kể các chất ô nhiễm trong khí thải đi vào, bao gồm sulphur oxides, chất dạng hạt, nitrogen oxides, thủy ngân và các khí acid khác với kinh nghiệm hơn 2,300 lần đã lắp đặt các công nghệ kiểm soát chất gây ô nhiễm khác nhau.
Dự án trọng điểm: Nồng độ cao hơn của nhiều loại chất gây ô nhiễm đầu vào dẫn đến tỷ lệ tạo thành dung môi cao hơn và chi phí vận hành cao hơn. Do dung môi thường đắt hơn nhiều so với các thuốc thử khác nên việc loại bỏ các chất ô nhiễm ở thượng nguồn của thiết bị hấp thụ CO₂ thường giúp giảm chi phí vận hành tổng thể. Hệ thống xử lý khí thải của B&W bao gồm những con số ấn tượng giúp kiểm soát nhiều loại chất ô nhiễm từ các phân khúc công nghiệp khác nhau: Máy khử lưu huỳnh khí thải ướt (flue gas desulphurization-FGD) và máy lọc khí ướt: 300+. Công nghệ máy lọc khí khô (máy hấp thụ sấy phun [spray dryer absorbers-SDA]) và máy lọc khí khô tuần hoàn ([circulating dry scrubbers-CDS]): 90. Khử xúc tác chọn lọc (Selective catalytic reduction-SCR): 100+. Phun chất hấp phụ khô (Dry sorbent injection-DSI): 35+. Thiết bị lọc bụi tĩnh điện ướt và khô (Wet and dry electrostatic precipitators-ESP): 750+. Nhà máy lọc vải: 1.000+ và ngưng tụ khí thải: 35+.
Mô tả công nghệ-Đánh giá tổng quan về công nghệ: B&W hiện sở hữu nhiều công nghệ và quá trình độc đáo và tiên tiến để thu giữ carbon, tạo hydrogen và đốt cháy hydrogen, bao gồm: Loại bỏ-thu giữ CO₂ (Oxygen Bright, SolveBright, BrightLoop); cắt giảm CO₂: Cải thiện hiệu suất và nhiên liệu trộn lẫn; tránh CO₂: Thay thế việc sản xuất điện sử dụng nhiều carbon bằng năng lượng tái tạo (BECCS, hơi nước xanh, LDES, năng lượng mặt trời); chuyển đổi nhiên liệu và đốt cháy hydrogen hoặc ammonia (BrightGen, BrightLoop); tái sử dụng CO₂: Thu giữ carbon để sử dụng có lợi (P2X [CO₂ sinh học]); sử dụng thực phẩm và đồ uống (Oxygen Bright, SolveBright, BrightLoop); lưu trữ CO₂: Thu hồi và lưu trữ (Oxygen Bright, SolveBright, BrightLoop); tạo hydrogen cường độ carbon thấp (BrightLoop); đốt cháy hydrogen (BrightGen); tối ưu hóa thu giữ CO₂: Tiền xử lý khí thải (bộ công nghệ môi trường B&W đầy đủ).
Link nguồn:
https://www.globalccsinstitute.com/wp-content/uploads/2024/08/Report-CCS-Technology-Compendium-2024-1.pdf
Tuấn Hùng
