国家能源集团新能源技术研究院有限公司碳中和研究中心团队开发了一种新型低能耗CO2混合胺吸收剂，通过实验室配方遴选、小试工艺、中试工艺匹配到万吨级工业装置运行优化，实现了燃煤烟气中CO2的高效脱除。研究结果表明，新吸收剂在工业装置上完成了超过700小时稳定运行，CO2脱除率达到90%，最优再生热耗达到2.42 GJ/t CO2，为燃煤烟气脱碳技术提供了新的解决方案。
徐冬1，黄艳2，宋俊朝3，史晓宏1，王涛3,4，曾伟强3，张帅1，李水飞2，方梦祥3,5，高翔3
国家能源集团新能源技术研究院有限公司
国能锦界能源有限责任公司
浙江大学 能源高效清洁利用全国重点实验室
浙江大学 浙江省清洁能源与碳中和重点实验室
浙江大学 青山湖能源研究基地
徐冬，黄艳，宋俊朝，等. 低能耗CO2混合胺吸收剂复配筛选与工业验证[J]. 洁净煤技术，2024，30(8): 90-98.
XU Dong， HUANG Yan， SONG Junchao， et al. Screening and engineering verification of a low energy consumption CO2 mixed amine absorbent[J]. Clean Coal Technology，2024，30(8):90-98.
本研究提出了一种新型低能耗CO2混合胺吸收剂配方，通过实验室到工业应用的逐级放大验证，实现了在燃煤烟气中CO2的高效脱除。新吸收剂在工业装置上展现了优异的稳定性和较低的再生能耗，为碳捕集技术的发展提供了新思路。
随着全球气候变化的加剧，减少化石燃料利用的碳排放成为迫切需求。化学吸收法作为燃煤烟气脱碳的主流技术，面临捕集能耗和成本高的挑战。开发低能耗、高稳定性的吸收剂是实现碳捕集技术经济可行的关键。
研究团队通过鼓泡吸收试验与吸收-再生循环试验对吸收剂进行筛选，优化了吸收剂配方，并在4m3/h小试装置、200m3/h中试装置与万吨级工业装置上进行了测试，验证了新吸收剂的性能。
1）新型低能耗CO2混合胺吸收剂在工业装置上实现了超过700小时的稳定运行，CO2脱除率达到90%。
2）新吸收剂的最优再生热耗达到2.42 GJ/t CO2，相比传统吸收剂显著降低。
3）研究为燃煤烟气脱碳技术提供了一种高效、低能耗的新方法，有助于推动碳捕集技术的工业应用。
CEU-3吸收剂捕集性能中试
每年万吨级工业装置运行情况
循环装置再生能耗测试
徐冬，博士，国家能源集团CCUS首席专家，国家能源集团新能源技术研究院碳中和中心主任，兼北京市发电系统功能材料重点实验室主任、APEC可持续能源中心专家委员会委员、联合国气候技术中心与网络咨询委员会观察员、国家科技部中欧气候变化与生物多样性旗舰计划中方专家组成员等。主要研究领域为碳中和、碳捕集、利用与封存全链条技术开发和示范推广。于2019年在国际能源署（IEA）总部CCUS工作组工作一年，作为项目负责人牵头组织开展多项国家级、省部级、及集团公司级重点研发计划项目；牵头建成集仿真模拟、理化分析、关键技术及设备检测评估于一体的CCUS全链条创新研发平台，作为技术总负责人建成亚洲最大规模的泰州电厂50万每年吨火电碳捕集示范项目。作为牵头人组织申请CCUS领域国家、行业标准10余项，申请发明专利50余项，发表高水平学术论文40余篇。
王涛，浙江大学工程热物理专业博士，美国哥伦比亚大学博士后。现任浙江大学能源工程学院教授，博士生导师，煤炭分级转化清洁发电协同创新中心副主任。长期从事燃烧后二氧化碳捕集与矿化利用的理论、技术及应用研究，在新型低能耗CO2化学吸收剂、高效热质传递碳捕集装备与节能工艺、CO2矿化多元固废联产大宗混凝土建材等方面取得系统创新成果，并实现规模化应用。承担国家重点研发计划项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等国家级科研项目十余项。相关成果应用于我国首个年15万吨燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集利用封存全流程示范项目、年万吨级二氧化碳矿化养护混凝土示范工程。在Environ. Sci. Technol.、J. Phys. Chem. Lett.、Applied Energy等国内外知名学术期刊上共发表论文70余篇，共授权发明专利40余项。牵头制定我国首个火电行业二氧化碳化学吸收溶液管理行业标准；参编国家标准1项、团体标准4项；主要参编《中国碳捕集利用与封存技术评估报告》《第四次气候变化国家评估报告》《中国碳捕集利用与封存技术发展路线图（2019）》等我国CCUS领域重要著作。
国家能源集团新能源技术研究院有限公司（简称新能源院）成立于2010年。新能源院主要开展新能源、综合能源、智慧能源、储能、CCUS、灵活发电六大领域科技研发，并开展电力设计优化和技术监督工作。面向国家、行业和集团需求，新能源院已形成“科研+服务”的业务格局，具备为科技研发、工程建设和生产运营提供“三位一体”支持的核心能力与优势。
平台建设上，拥有科研平台7个，其中国家级平台1个，为2023年4月获批的国家级赛马争先创新平台“国家能源灵活智能发电技术研发中心”；省部级平台1个，为已建成的发电系统功能材料北京市重点实验室；集团级平台3个，为国家能源集团CCUS实验室、综合能源仿真实验室和材料微创实验室；院级平台2个，为智能控制实验室和储能检测实验室。设有院士专家工作站1个、博士后工作站2个、研究生工作站2个。同时，承担集团公司与华北电力大学联合组建的“智能发电协同创新中心”的日常管理工作。
目前，新能源院开展科技项目82项，其中国家级项目课题6项，省部级项目2项，集团十大重点攻关项目6项，集团2030先导项目2项，集团十大软课题2项，集团揭榜挂帅项目1项。累计获得授权专利447项，其中发明专利145项，发布国家、行业技术标准36项。累计获得科技奖励156项，其中省部级奖励8项，行业级奖励115项，集团级奖励33项。
人才队伍方面，现有工作人员251人，拥有国家高层次人才特殊支持计划1人、“百千万人才工程”国家级人选1人、国家科技创新领军人才1人、科技部中青年创新领军人才1人、国家有突出贡献中青年专家1人、享受国务院政府津贴专家1人、国家科技部能源领域专家2人。研究生及以上学历占比75%，高级职称人员占比53%。
2024年2月，新能源院建成全国首套具备“检测—评估—验证—认证”功能于一体的千吨级碳捕集吸收法中试装置，是国内规模最大、功能最全、理念最新的验证装置。可实现燃煤、燃气、水泥厂等不同烟气碳捕集性能测试，可进行复合胺、相变和离子液体等不同吸收剂吸收和解吸性能测试、节能工艺性能测试及关键传质和传热设备性能测试。
新能源院作为技术负责单位，牵头完成了亚洲规模最大的煤电CCUS项目——“50万吨/年燃烧后二氧化碳捕集和封存全流程示范”项目，该项目于2023年6月投产，捕获的二氧化碳100%消纳利用，主要用于船厂保护焊、干冰制造等。经第三方机构中国计量院测试，CO2捕集率90.2%，CO2纯度99.94%，再生热耗2.35GJ/tCO2，捕集电耗51kWh/tCO2，突破了多项关键技术，主要指标达到整体国际领先水平。项目获评成为国家能源局2023年度十大科技创新成果,作为亚洲最大煤电CCUS工程写入国务院新闻办公室发布的2024年《中国的能源转型》白皮书。
编辑丨李莎
审核丨常明然
