全国科普日丨再见！谈“碳”色变的时代

今天，我们走进第二个板块

燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集技术

你真的认识二氧化碳吗？

“垃圾分类”出现之前

“垃圾”一直被认为仅仅就是垃圾

就像现在，人们可能仍是谈“碳”色变

一提到二氧化碳

认为它会导致“温室效应”

引发全球气候变暖

那么，你可能对它有些偏见

二氧化碳绝非一无是处

可以用来冷藏易腐败的食品

做制冷剂或制造碳化软饮料

但利用的关键一步就是

—— 回收二氧化碳

碳捕集能解决“回收”这个至关重要的问题

▲ 华能石洞口二厂燃烧后二氧化碳捕集装置

为什么需要“碳捕集”？

纵观历史，再观察各行业

电力系统二氧化碳排放源集中、排放强度大

在电厂进行碳捕集十分必要

当碳捕集应用到燃煤电厂之后

一切都变得不同了

碳捕集的应用可有效降低碳排放强度

减少二氧化碳的直接排放

二氧化碳被回收、再利用

其衍生产品应用广泛、前景广阔

回收的二氧化碳可以广泛用于以下领域

看来，电厂排出的二氧化碳用处多多

但这些都离不开碳捕集技术

华能集团自主开发了

基于化学吸收法的二氧化碳捕集技术

碳捕集、利用与封存，即 CCUS技术 ，是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，有望实现化石能源的低碳利用，是应对气候变化、控制温室气体排放的重要技术之一。

接下来，3分钟带你读懂

当前CCUS技术中最具挑战的技术环节

如何进行“碳捕集”？

烟气预处理

在吸收塔前对烟气进行预处理，除去烟气携带的水分和微量石膏。使用增压风机克服气体通过预处理系统和吸收塔时的阻力。在吸收塔中，烟气自下向上流动，与从上部喷淋入塔的吸收溶液逆流接触，二氧化碳被吸收溶液吸收，尾气由塔顶排入大气。在吸收塔上部设置水洗系统，以减少吸收剂挥发随烟气带出造成的损失。

解吸二氧化碳

吸收二氧化碳后的富液由塔底经泵送入贫富液换热器，回收贫液热量后，喷淋进入再生塔上部，通过汽提解吸部分二氧化碳。经汽提解吸后的半贫液进入再沸器，使其中的二氧化碳进一步解吸。解吸二氧化碳后的贫液由再生塔底流出，经贫富液换热器、贫液冷却器冷却，冷却后的贫液进入吸收塔循环使用。

压缩液化

再生塔解吸出的高浓度二氧化碳气（干基99.5%）经冷却后，分离除去所含的水分，送入后续工段液化系统进行压缩液化。烟气二氧化碳捕集系统由烟气预处理系统、填料吸收塔、填料再生塔、排气洗涤系统、溶液煮沸器、产品气处理系统（包括冷凝器、气液分离器、压缩机）以及系统水平衡维持系统组成。

得到液态二氧化碳

送入吸收塔，脱硫后的烟道气由引风机送入吸收塔，其中二氧化碳被吸收溶液吸收，尾气由塔顶排入大气。吸收二氧化碳后的富液被送入再生塔，解吸得到高浓度的二氧化碳气，进入后续系统进行液化提纯，得到最终产品——液态二氧化碳；再生塔解吸出二氧化碳后的贫液送到吸收塔循环使用。

“碳捕集”小课堂

基本原理

在常温条件下用碱性化学吸收剂与烟气中酸性气体二氧化碳反应，使其进入溶液，而后通过加热溶液，分解释放高浓度的二氧化碳，溶液也得以再生。

工艺流程

烟气二氧化碳捕集的基本工艺流程，主要由三部分组成：

• 1 以吸收塔为中心，辅以气水分离及增压设备；
• 2 以再生塔和再沸器为中心，辅以再生气冷却器以及分离器和回流系统；

• 3 介于以上两者之间的部分，主要有富液与贫液换热系统。

什么“化学吸收溶液”呢？

一般采用有机醇胺吸收溶液，从脱硫后烟道来的烟气中含有体积浓度为10%～15%的二氧化碳，温度约为40～50℃，为吸收溶液理想吸收温度区间。

“碳捕集”在华能

华能集团一贯重视温室气体减排和电厂烟气控制技术。当前，华能已建成：

1 世界首座10万吨级燃煤烟气二氧化碳捕集装置

华能上海石洞口二厂世界首座10万吨级燃煤烟气二氧化碳捕集装置，可年产12万吨二氧化碳，相当于约500万棵树每年吸收的二氧化碳的量，或约5万辆经济性轿车停驶一年。

该装置于2009年年底投入运行，技术水平达到国际领先，为我国温室气体减排技术发展做出了重要贡献。经过持续的技术革新和装置升级，目前该装置二氧化碳单位捕集成本较2010年降低20%以上。相关成果由《新闻联播》《人民日 》等权威媒体、国际上《自然》杂志均做过专题 道。

2 3000吨/年二氧化碳捕集示范装置

华能北京热电厂3000吨/年二氧化碳捕集示范装置，为我国第一台工业级的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集装置，实现了连续6年的商业运行。

该装置全部采用国产设备，捕集系统捕集到的二氧化碳纯度为99.5%，进一步精制后产出的液体二氧化碳纯度为99.997%，达到国家食品级标准，蒸汽消耗为~3.3 GJ/t二氧化碳，电耗为~250 kWh/t二氧化碳，溶液消耗为<1. 5 kg/t二氧化碳，达到了世界先进水平。

这标志着我国在燃煤发电领域，二氧化碳减排技术首次得到应用。既为举办绿色奥运添彩，又开创了二氧化碳捕集新的技术途径，同时也为应对气候变化提供了国际合作平台。

3 中标挪威石油公司燃机烟气二氧化碳捕集工程技术验证项目

2012年，华能清洁能源技术研究院与美国鲍尔斯潘公司联合投标挪威石油公司燃机烟气二氧化碳捕集工程，建成了中国第一套燃机烟气二氧化碳捕集装置，实现了更低二氧化碳气源中的碳捕集。

该装置配备了先进的控制系统和检测仪表，符合国际HSE标准，完成了3000小时的技术验证，相关技术指标达到国际领先。

二氧化碳等温室气体的减排已成为国际能源和环境领域的热点问题。

华能集团自主开发了基于化学吸收法的二氧化碳的捕集技术，在温室气体减排这条路上的脚步从未停歇！

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