国电电力联合国内高等院校、科研院所、设计院等优势单位，在国能锦界电厂600 MW机组建成国内最大规模的15万t/a煤电燃烧后CO2捕集-驱油/封存全流程示范工程，于2021年6月25日一次通过168 h试运行，各单元在不同负荷（50%~100%）条件下运行稳定，连续产出纯度99.5%的工业级液态CO2，产品参数在-16~-21℃、2.0 MPa左右，满负荷时CO2产量>18.75 t/h，实现了低浓度（11%~15%）、大流量（约10万m3/h）燃煤烟气CO2捕集率>90%、再生能耗<2.4 G J/t(以CO2计)的重大突破，整体性能指标国际领先。
燃煤电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及工程应用
顾永正1，王天堃1，黄艳2，赵瑞3，徐冬3
1.国电电力发展股份有限公司
2.国能锦界能源有限责任公司
3.国家能源集团新能源技术研究院有限公司
1）创新开发了新型复合胺吸收新技术，率先应用了增强型改性塑料填料、汽提式降膜再沸器等新设备，首创形成了“级间冷却+分流解吸+机械式蒸汽再压缩闪蒸”高效节能新工艺。
2）建成国内最大规模的15万t/a燃煤电厂燃烧后CO2捕集-驱油/封存全流程示范工程，实现了复杂燃煤烟气CO2捕集率>90%、CO2浓度>99.5%、再生能耗<2.4 GJ/t的重大突破，CO2消纳率达到100%。
3）CCUS示范装置各单元在不同负荷（50%~100%）条件下关键指标均满足设计值且运行稳定，液态CO2产品的品质满足驱油利用与封存、化工利用等要求。
研究背景
目前，我国已成为全球第一大碳排放国，2021年CO2排放量超119亿t，约占全球的33%。化石能源为主的发展方式是导致我国气候环境问题的根源，燃煤发电作为我国最主要的碳排放源，迫切需要绿色低碳转型发展。根据IEA最新预测数据，可持续发展情景下2020—2070年全球累计减排量中，CCUS贡献可达15%。在“3060”碳达峰碳中和愿景下，CCUS作为国际公认的煤电先进碳减排技术，将是我国实现电力行业大规模脱碳的重要实施路径。
研究内容
系统分析了碳减排发展的国际形势和国内挑战，梳理了国内外CCUS技术研发现状，研究了15万t/a燃煤电厂燃烧后CCUS示范工程的调试运行情况，重点分析了CCUS示范装置在168 h试运期间的CO2捕集效果、再生塔运行特性和CO2产品性能。
研究结论
1）全球超过2/3的国家已提出碳中和目标，我国碳中和目标实现任务重、周期短、难度大，面临企业经营成本增加、核心技术供给不足、碳排放权交易体系有待完善等多重挑战。近年来，我国CCUS技术发展迅速，逐步具备大规模捕集、利用、封存CO2的工程能力。
2）依托国能锦界电厂600 MW亚临界机组，建成国内最大规模的15万t/a煤电燃烧后CO2捕集-驱油/封存全流程示范工程，于2021年6月25日一次通过168 h试运行，其间连续满负荷运行72 h，实现CO2捕集率>90%、CO2浓度>99.5%、再生能耗<2.4 GJ/t，不同负荷工况各单元关键指标均满足设计值且运行稳定。
3）168 h试运期间，吸收剂溶液循环量为265~450m3/h，满负荷时液气比相对较小，且并未过分追求贫液解吸深度；吸收塔级间冷却温度为40~50 ℃，塔底富液温度得以控制，有效提高富液CO2负荷；正常投用富液分级流和贫液MVR闪蒸工艺，再沸器蒸汽耗量为13~25 t/h，再生塔底部贫液温度可稳定在102~108 ℃，满负荷时再生能耗相对较低，与传统MEA工艺相比降低约40%；在压缩、干燥、液化等单元作用下，CCUS示范装置得到的CO2产品气纯度最高可达到99.99%，参数稳定在-16~-21℃、2.0 MPa左右，优于设计指标。
图1 15万t/a CCUS示范装置工艺流程
图2 15万t/a CCUS示范装置系统和装备
表2 试运期间主要技术指标
引用格式：
顾永正,王天堃,黄艳,等.燃煤电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及工程应用[J].洁净煤技术,2023,29(4):98-108.
GU Yongzheng,WANG Tiankun,HUANG Yan,et al.Carbon dioxide capture,utilization and storage technology and engineering application for coal-fired power plants[J].Clean Coal Technology,2023,29(4):98-108.
通讯作者
顾永正，国电电力发展股份有限公司科技信息部高级主管，高级工程师，博士，长期从事清洁低碳发电技术研究及工程实践工作。近年主持或参加了10余项国家级、企业级科技项目，攻克了燃煤污染物深度脱除、碳捕集、重金属吸附等关键核心技术。发表核心论文40篇（SCI/EI收录26篇），参编专著4部；申请发明专利24项，已获授权7项；参编国标、团标2项；先后获中国电力、中电联等行业级、集团级科学技术奖12项；荣获中国电力优秀科技工作者；入选第七届中国科协“青年人才托举工程”。
