電廠(chǎng)中的碳捕集設(shè)備

電廠(chǎng)中的碳捕集設(shè)備是通過(guò)物理或化學(xué)方法從電廠(chǎng)排放的煙氣中分離并捕集二氧化碳（CO?）的裝置，旨在減少溫室氣體排放，助力碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一、碳捕集設(shè)備的工作原理

碳捕集設(shè)備通常由以下幾個(gè)核心系統(tǒng)組成：

煙氣預(yù)處理系統(tǒng)：對(duì)電廠(chǎng)鍋爐排煙進(jìn)行脫硝、除塵、脫硫等預(yù)處理，去除煙氣中對(duì)后續(xù)工藝有害的物質(zhì)，如氮氧化物、硫氧化物和顆粒物。

吸收再生系統(tǒng)：

吸收塔：預(yù)處理后的煙氣進(jìn)入吸收塔，與復(fù)合溶液（如胺液）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二氧化碳被吸收劑捕獲，從煙氣中分離出來(lái)。

再生塔：吸收了二氧化碳的吸收劑（富液）被輸送到再生塔，在高溫條件下分解，釋放出高純度的二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)吸收劑得到再生（貧液），可循環(huán)使用。

壓縮干燥系統(tǒng)：釋放出的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)壓縮、凈化處理，去除水分和其他雜質(zhì)，得到高純度的二氧化碳?xì)怏w。

制冷液化系統(tǒng)：高純度的二氧化碳?xì)怏w被進(jìn)一步冷卻液化，形成液態(tài)二氧化碳，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸或利用。

二、碳捕集設(shè)備的核心技術(shù)

化學(xué)吸收法：

原理：利用堿性吸收劑（如胺液）與二氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不穩(wěn)定的鹽類(lèi)，在加熱或減壓條件下逆向分解，釋放二氧化碳并再生吸收劑。

特點(diǎn)：捕集容量大、選擇性高、工藝成熟，適用于大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。但吸收劑成本較高，且再生過(guò)程需消耗能量。

應(yīng)用案例：華能甘肅正寧電廠(chǎng)的碳捕集項(xiàng)目采用化學(xué)吸收法，捕集率超過(guò)90%，二氧化碳純度達(dá)99%以上。

物理吸附法：

原理：利用固體吸附劑（如活性炭、分子篩）的物理吸附作用，在高壓下吸附二氧化碳，降壓后解吸再生。

特點(diǎn)：無(wú)溶劑參與，工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，無(wú)設(shè)備腐蝕，節(jié)能降耗明顯。但吸附選擇性較低，適用于低濃度二氧化碳的捕集。

膜分離法：

原理：利用微孔膜的選擇性透過(guò)性，將二氧化碳與其他氣體分離。膜的一側(cè)為煙氣，另一側(cè)為吸收液，二氧化碳通過(guò)膜被吸收液捕獲。

特點(diǎn)：設(shè)備緊湊、操作簡(jiǎn)便，但膜材料成本較高，且長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性需進(jìn)一步提升。

三、碳捕集設(shè)備在電廠(chǎng)的應(yīng)用案例

華能甘肅正寧電廠(chǎng)：

規(guī)模：全球大的煤電碳捕集示范工程，年捕集二氧化碳150萬(wàn)噸。

技術(shù)亮點(diǎn)：

采用“二塔合一”復(fù)合式吸收塔，將煙氣預(yù)洗滌與碳捕集環(huán)節(jié)深度集成，實(shí)現(xiàn)熱量利用大化，節(jié)能效果顯著。

研制出我國(guó)首臺(tái)八級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，將捕集到的氣態(tài)二氧化碳?jí)嚎s至超臨界態(tài)，體積縮小為原來(lái)的1/300，提高管道輸送效率。

配套“空—天—地—井”一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保障二氧化碳長(zhǎng)期安全高效封存。

華潤(rùn)電力深汕公司：

規(guī)模：深圳碳捕集、利用與封存（CCUS）工程示范項(xiàng)目，年捕集二氧化碳2萬(wàn)噸。

技術(shù)亮點(diǎn)：

采用胺法碳捕集系統(tǒng)，胺液在吸收塔中將煙氣中90%以上的二氧化碳“抓走”，凈化后的煙氣排入大氣。

產(chǎn)出的液態(tài)二氧化碳達(dá)到食品級(jí)要求，可用于生產(chǎn)干冰及微藻固碳。

建成碳捕集測(cè)試平臺(tái)，為CCUS技術(shù)的放大、驗(yàn)證和優(yōu)化提供低成本的技術(shù)支持。

中國(guó)石油西南油氣田公司臥龍河氣田：

規(guī)模：設(shè)計(jì)大捕碳能力為每天4萬(wàn)立方米，年捕碳2.6萬(wàn)噸。

技術(shù)亮點(diǎn)：

應(yīng)用自研的CT8-23活化MDEA碳捕集溶劑及“三元”復(fù)合體系溶劑，結(jié)合“級(jí)間冷卻+富液分流”工藝，碳捕集率和二氧化碳純度均大于99%。

捕集的二氧化碳通過(guò)管道輸送至臥碳1井回注封存，用于驅(qū)替枯竭氣藏中的殘留天然氣并實(shí)現(xiàn)碳封存。

四、碳捕集設(shè)備的挑戰(zhàn)與展望

挑戰(zhàn)：

成本高昂：碳捕集設(shè)備的投資和運(yùn)行成本較高，尤其是吸收劑的成本和再生能耗。

環(huán)境友好性不足：部分吸收劑可能對(duì)環(huán)境造成一定影響，需進(jìn)一步研發(fā)環(huán)保型吸收劑。

技術(shù)瓶頸：在高效吸收劑、低能耗再生工藝、長(zhǎng)壽命設(shè)備等方面仍需突破。

展望：

技術(shù)創(chuàng)新：隨著材料科學(xué)和化學(xué)工程的發(fā)展，新型吸收劑、吸附劑和膜材料將不斷涌現(xiàn)，降低捕集成本，提高捕集效率。

規(guī)?；瘧?yīng)用：隨著全球?qū)μ贾泻湍繕?biāo)的重視，碳捕集技術(shù)將在更多電廠(chǎng)得到應(yīng)用，推動(dòng)煤電行業(yè)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。

產(chǎn)業(yè)鏈延伸：捕集的二氧化碳可用于油田增采、綠色燃料合成、礦化建材等領(lǐng)域，打通“捕集-利用-封存”全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)資源化利用。