“碳捕集”又迎新技术

本报记者 廖睿灵

华能正宁电厂碳捕集示范工程。 路建龙摄

9月25日，全球规模最大的煤电碳捕集示范工程在华能甘肃正宁电厂圆满完成72小时试运行，正式投入运营，年捕集二氧化碳达150万吨，相当于处理60万辆汽车一年的碳排放量，技术和装备实现全国产化。该项目的成功投运，标志着我国二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)百万吨级工业化示范应用迈上新台阶，有助于煤电实现大规模、工业化、深度减排。

记者了解到，作为我国首个千万千瓦级多能互补综合能源基地——华能陇东能源基地的核心配套项目，该项目对华能甘肃正宁电厂1号机组脱硫后烟气开展碳捕集，捕集率超90%，捕集的二氧化碳纯度超99%。捕集后的二氧化碳将进行地质封存，或用于油田增采、绿色燃料合成、矿化建材等领域。

“这一项目，围绕碳捕集、压缩、封存等关键环节，先后攻克了低能耗吸收溶剂、超大型分离塔器、节能型超临界二氧化碳压缩机、大规模地质安全封存等技术难题，创造了多项‘全球首次’与‘国内首创’，成功打通技术攻关与成果转化‘最后一公里’，实现技术和装备100%国产化。”中国华能集团有关负责人说。

比如，在二氧化碳捕集领域，常见的碳捕集工艺中，烟气首先要通过引风机进入水洗塔，进行降温的同时，除去其中的硫氧化物、氮氧化物、粉尘等杂质。紧接着，这些气体又来到吸收塔，用于吸收二氧化碳的吸收溶剂，与气体充分发生反应。此时，烟气中大量的二氧化碳将被溶剂吸收，剩余气体达到排放标准，排入大气。不过，这种工艺中，两个塔独自运作，烟气“走的路线”比较长。

为了解决这一问题，该项目创新采用复合式吸收塔“二塔合一”设计，将烟气预洗涤与碳捕集环节深度集成，解决传统工艺输送路线长、阻力大的能耗问题，并通过富液分流、中间循环冷却等多种节能技术，实现热量利用最大化，整体节能效果显著。

项目采用了中国华能自主研发的新型吸收溶剂，可高效捕获低浓度烟气中的二氧化碳，显著降低碳捕集能耗。研发的新型塔内件可显著提升复合吸收塔的整体性能；研发的吸收溶剂净化装置可对吸收溶剂进行净化，有效延长吸收溶剂使用寿命、降低碳捕集成本。

在二氧化碳管输环节，项目创新研制出我国首台可满足超临界管输需求的八级整体齿轮式二氧化碳压缩机，可将捕集到的气态二氧化碳压缩至超临界态，提高管道输送效率，大幅降低输送能耗与成本。该压缩机填补了国内超临界压缩装备的空白，总重量与传统单轴压缩机相比减少20%，效率提升10%，每压缩1吨二氧化碳可节约10度电，为捕捉后二氧化碳的大规模管道输送与封存提供了重要设备支撑。

在二氧化碳封存环节，项目建设了国内封存层位最深、单井规模最大的咸水层封存工程，创新采用多层注入技术，可将捕集后的二氧化碳注入地下2000至3500米深的3至4个地层，单井年封存能力达20万吨，大幅提升了储存量。

封存点还配套了“空—天—地—井”一体化监测系统，通过卫星遥感、地面监测、地下井网等方式对封存效果进行全方位监测，保障长期安全高效封存。

据介绍，该碳捕集示范工程还具备辅助调峰能力的运行模式，可动态调整碳捕集系统负荷，使煤电机组在实现大规模碳捕集的同时具备灵活调节能力，保障电力的安全稳定供应。