1 项目背景
“十三五”期间，依托国家重点研发计划“用于CO2捕集的高性能吸收剂/吸附材料及技术”和系列集团级重点科技项目，国电电力锦界公司联合国内高等院校、科研院所、设计院等相关优势单位，建成目前国内最大规模的15万吨/年煤电CCUS示范工程，于2021年6月25日一次通过168h试运行。该工程已通过中国环境监测总站第三方评测和国家科技部课题验收，再生热耗＜2.4GJ/tCO2，安全运行超过500天，累计销售CO2突破5.5万吨，性能指标国际领先，刷新了煤电CCUS示范工程长周期运行记录，创煤电行业碳捕集系统标杆。
国能锦界公司
2 项目实施
2.1 建设过程
该项目由国电电力承担，国能锦界公司建设实施，新能源院、浙江大学、中化院等国内十多家科研院所和各大设备厂家技术骨干参与，从项目的初步设计、详细设计、安装、调试等方面，完成碳捕集成套装置的建设和运行，形成了“研究-设计-生产-应用”的研究团队，从研发设计到生产制造完全通过自主完成，特别是在2020年在面临疫情、人力资源短缺及设计施工均为探索研究阶段的科研项目建设等不利条件，在国家能源集团公司、国电电力相关领导、科研人员的大力支持下，克服重重困难，圆满完成项目建设试验任务，建成了具有100%国产自主知识产权的燃烧后碳捕集装置。
2017年12月，完成项目可行性研究；
2018年12月，完成项目初步设计评审；
2019年11月，正式开工建设；
2021年6月，该示范项目一次通过168小时试运行，试运期间连续生产出纯度99.9%的工业级合格液态二氧化碳产品，成功实现了燃煤电厂烟气中二氧化碳大规模捕集；
2022年5月，国能锦界公司15万吨/年CO2捕集示范装置顺利通过第三方性能测试，各项关键参数及技术经济指标均达到或优于设计要求，达到了国际领先水平。
CCUS项目主体工程
2.2 工艺流程
该项目烟气取自国能锦界公司一期600MW亚临界燃煤发电机组脱硫吸收塔后出口烟道，采用以新型复合胺吸收剂为主的化学吸收法CO2捕集技术，捕集脱硫后烟道气中CO2，并将富集后的CO2气体进行压缩、干燥、液化、储存及运输。整体装置分为洗涤单元—捕集单元—压缩单元—干燥单元—液化单元—储存装车六个单元。
燃烧后CO2捕集-驱油/封存工艺流程图
2.3 创新技术
2.3.1 新型吸收剂
本项目选用新一代复合胺吸收剂为主吸收剂进行设计，兼容相变吸收剂、功能离子液体等新型吸收剂，相对MEA能耗降低25%，降解速率降低50%，纯度＞98%。
2.3.2 增强型塑料填料
吸收塔采用增强型亲水改性聚丙烯塑料填料，成本降低到不锈钢填料的1/3。
2.3.3 降膜汽提式再沸器
采用新型降膜汽提式再沸器，传热效率高、设备紧凑，一次蒸发量可高达30%，制造成本降低 20%。
2.3.4 超重力反应器
再生床并行设置超重力反应器，有效降低设备体积，制造成本降低30%。
2.3.5 高效全焊接板式换热器
贫富液换热器、贫液冷却器、级间冷却器采用全焊接板换，换热端差＜5℃，贫富液换热器2台，换热面积2000m2。
2.3.6 高效节能工艺
创新集成“级间冷却+MVR+分级流”高效节能工艺，有效降低系统再生能耗20%以上。
2.4 项目成果
2.4.1 该项目完成了新型低能耗、低腐蚀性、抗氧化降解吸收剂（复合胺吸收剂）的开发、规模化制备与试验验证；
2.4.2 率先应用增强型塑料填料、降膜汽提式再沸器、超重力再生反应器等新设备，大幅降低设备建造成本，提升设备效率，首创形成了“级间冷却+分级解吸+MVR闪蒸”高效节能新技术应用；
2.4.3 实现了燃煤电厂低浓度、大流量烟气CO2捕集装置再生热耗＜2.35 GJ/tCO2的整体系统性重大创新与突破，形成了我国完全自主知识产权的新一代烟气二氧化碳捕集技术。
该项目2021年9月份获化学工业“优质工程”奖；2021年10月份，项目团队获国家能源集团“优秀科技创新团队”奖。
3 取得效果
3.1 经济效益
该项目自2021年6月份投产试运以来，国能锦界公司着力解决捕集系统腐蚀、运行工况优化及设备升级改造，探索出最优安全经济运行方式，运营成本较投产初期降低了20%，实现了长周期安全经济运行。截至2022年12月，累计产销纯度为99.9%工业级液态二氧化碳5.5万吨，主要用于驱油、化工厂制备小苏打（碳酸氢钠）、碳酸二甲酯、丙二醇、碳酸氢铵、可降解塑料等，具有极大的绿色低碳发展引领示范作用，具有广阔的市场推广应用空间。
2021年7月16日，全国碳排放权交易市场正式启动上线交易，近期成交价在50元/吨CO2左右，用于驱油及化工销售按当前交易价200元计算，15万吨/年碳捕集装置满负荷运行可为企业节约800万元碳配额费用，可实现营收3000万元。
3.2 社会效益
该项目自投入运营以来，受到了中省市各级领导的高度关注，接待工程院院士及各级专家实地考察调研35次。先后代表集团公司受邀参加“海创会”、“西洽会”、“2022年亚太电协CEO会议展览会”等高级别论坛；项目作为煤电行业唯一案例入选国际能源署（IEA）2021年度报告《低排放煤炭技术助力零碳亚洲未来》；获中央电视台新闻频道《走进老区看新貌》特别节目专题报道，为实现“双碳”目标起到了示范引领作用；为实现更大规模的燃煤电厂CO2捕集工程奠定了技术基础，也为打通煤电耦合CCUS全流程商业化运营路径提供实践经验和引领示范作用。
CCUS项目模型参加展会
4 未来展望
国能锦界公司在国家能源集团的新能源发展战略及煤炭高效清洁利用政策支持下，继续深入开展“二氧化碳资源化能源化技术研究与示范”重大科技攻关项目，同步开展火电厂全口径低能耗CO2捕集系统集成、CO2产业链布局、源汇匹配、地质封存、碳减排市场机制及产业政策等研究，在CO2矿化制砖，CO2+氢制燃料及CO2驱油方面取得突破性进展。目前，国能锦界公司大力推进CCUS研发平台建设，围绕“煤电化运”产业链高质量发展，践行国家能源集团“1+2+3+N”科研体系建设，联合国内知名高校打造国家级CCUS研究中心，为火电厂绿色低碳发展探索中国方案。