泰州电厂：50万吨/年碳捕集示范项目

项目案例简介

泰州电厂在习近平总书记“3060”目标指引下，于厂内开展50万吨/年燃煤电厂碳捕集示范工程建设。项目于2021年获批集团“十大科技攻关项目”，并获批“国家发改委关键核心技术攻关项目”及“江苏省碳达峰碳中和重大科技示范项目”。

案例专题：2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编

选送单位：国家能源集团泰州发电有限公司

项目案例背景

2021年3月15日，习近平总书记在主持召开中央财经委员会第九次会议时强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。

目前我国的电力供应仍以火电为主，受到资源禀赋、能源安全等因素的影响，我国火力发电机组的装机容量占比和燃煤电厂的煤炭消费量在短期内难以实现大幅度调整。因此，在高碳能源结构和能源需求迅速增加的双重作用下，碳捕集利用和封存技术（CCUS）是大型燃煤电站实现低碳发展的不二选择。

泰州电厂在习近平总书记“3060”目标指引下，于厂内开展50万吨/年燃煤电厂碳捕集示范工程建设。项目于2021年获批集团“十大科技攻关项目”，并获批“国家发改委关键核心技术攻关项目”及“江苏省碳达峰碳中和重大科技示范项目”。

项目研发团队针对目前碳捕集领域存在的关键问题，深入研究碳捕集与电厂热力系统耦合规律，开展碳捕集工艺仿真模拟，着力研发新型吸收剂和关键设备，并自主集成开发了国内首个火电厂50万吨/年碳捕集工艺包，完成核心设计，组织开展项目工程设计、设备采购以及施工管理等工作。

项目依托泰州电厂二期1000MW超超临界二次再热燃煤机组，开展燃煤电厂燃烧后CO2捕集、利用、封存技术研究，采用醇胺吸收法工艺，以泰州电厂#4机湿式电除尘后烟气为原料气，年捕集二氧化碳量50万吨，设计捕集热耗<2.4GJ/t CO2，设计捕集电耗≤90kWh/t CO2，捕集率>90%，干基CO2纯度>99%，CO2完全成本＜250元/吨，均处于行业领先水平，同时，项目结合周边资源禀赋开展二氧化碳资源化、能源化消纳利用研究，力求在“深层次、高效率、大循环”二氧化碳使用上取得突破。

项目于2022年3月22日实现高标准开工，同年年底完成主体建设安装，2023年5月15日实现整组启动，6月3日顺利通过试运投入正式运行。

主要创新点概述

一、百分百国产化。本项目坚持“节能、增效”两大原则，持续优化设备选型，采用变频可调离心式引风机；采用变频可调离心式压缩机；主要换热器采用新型板式换热器；项目所有设备均实现百分百国产化。

二、耦合下的低能耗。项目采用碳捕集系统与燃煤电厂汽、热、电深度耦合方案，煮沸器疏水热量全部回收利用。利用火电厂自有资源，选取最佳条件低成本捕获电厂烟气排放中的二氧化碳，每吨二氧化碳捕集热耗小于2.4吉焦。

三、低阻高效塔内件。采用小齿顶角填料，压降可降低15%~30%，传质效率提高10%~15%；三级导板窄槽式液体分布器，分布效率可提高10%~50%；梁槽一体式集液箱，气相通道面积增加15~30%；V型叶片式进料分布器，阻力减少、结构简单。

四、新型胺回收装置。项目增设胺回收装置，通过干法絮凝+高效除雾器，有效去除液滴与气溶胶夹带，以进一步降低吸收剂的挥发，胺损失降低30%。

五、新型吸收剂研发。自主研发新型低能耗、高容量、高稳定性三元复配吸收剂，再生热耗较传统30wt.%MEA吸收剂下降35%以上。

应用情况及可推广前景简述

当前，温室效应和全球气候变暖是全球的热点问题，CO2是对温室效应贡献最大的人为温室气体。中国是世界CO2排放第一大国，目前每年排放总量达90多亿吨，其中燃煤烟气CO2约65亿吨。2015年11月习近平主席在巴黎举行的气候变化大会上发表讲话强调：到2030年我国CO2排放达到峰值，单位GDP的CO2排放比 2005年下降60-65%。CO2捕集、利用与封存技术（CCUS）是现阶段唯一能大幅度减少化石能源CO2排放的技术，在众多CO2捕集技术中，化学吸收和固体吸附技术因其捕集效率高和适应性好，是目前最具大规模捕集CO2潜力的技术路线之一。本示范工程主要针对燃煤电厂的碳捕集，创新采用高效节能工艺，尤其是新型填料、胺回收工艺及设备的研发，这种产品有很大的市场应用空间，在我国必将得到越来越广泛的应用。在全球“节能环保”发展的今天，专家预计，在未来五年的时间里，是节能技术工艺的大发展时期，燃煤电厂化学吸收法二氧化碳捕集示范装置将以每年超过20%以上的速度增长。

根据国内外研究机构的研究成果表明，在深度减排情景下，到2060年，即使考虑农林业的碳汇，也难以抵消能源及工业领域数十亿吨二氧化碳排放，必须靠碳捕集封存和利用（CCUS）技术来为最终实现碳中和目标兜底。本示范项目的及时开展，具有重大的社会效益。

经济效益及社会效益情况

根据测算，本项目能耗2.4GJ/吨二氧化碳，其中消耗低压蒸汽1吨/吨二氧化碳（140 ℃，0.3MPa），捕集阶段电耗50千瓦时/吨二氧化碳，压缩阶段电耗100千瓦时/吨二氧化碳。其中蒸汽换热做功完毕后，会产生100℃热水，可进一步梯级利用。通过每吨高于成本价10-50元每吨CO2的售价将捕集下来的CO2卖给附近合成甲醇的公司，每年可获得1500万元左右的直接经济效益。同时获得的50万吨碳配额，按40元/吨碳交易价格计算，另外获益2000万元。提纯后的食品级CO2，虽然出售量不会特别大，但是吨收益更高（市场价格1000元/吨），按一万吨计，将会带来1000万元左右的经济效益。合计每年直接经济收益4500万元，捕集每吨二氧化碳综合收益为90元。如果我国燃煤电厂全部达到天然气碳排放量，则需要年捕集约30亿吨CO2，若全部采用本项目技术，预计直接获益2700亿元/年，经济效益巨大。

项目案例获专利及奖励情况

已受理17项发明新型专利，已授权3项实用新型专利。

选送单位简介

国家能源集团泰州发电有限公司（以下简称“泰州电厂”）位于江苏省泰州市高港区永安洲镇，自2004年1月成立以来，经历了“十一五”建一期、“十二五”建二期两个大的发展阶段，现装机容量四百万千瓦（4×1000MW），是江苏省最大的火力发电企业之一。

公司一期工程是江苏省第一个百万千瓦电源项目，获“中国建设工程鲁班奖”。两台机组分别于2007年12月和2008年3月投产。1号机组是我国电力7亿千瓦标志性机组。2号机组是国家能源局超低排放改造示范机组，也是国内首台实现低成本脱硫废水零排放机组。

公司二期工程建设两台百万千瓦超超临界二次再热燃煤机组，是国家科技部“十二五”科技支撑计划项目和国家能源局高效煤电示范项目。工程获“中国电力科技进步一等奖”“国家优质工程金质奖”，两台机组分别于2015年9月和2016年1月建成投产。3号机组是世界首台百万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组，发电煤耗、发电效率、环保指标均处于世界最好水平，投产后连续四年获评中电联能效对标5A级机组。

公司先后获得“全国五一劳动奖状”“全国文明单位”“中国工业大奖”“国家煤电节能减排示范电站”“全国电力行业思想政治工作优秀单位”“中国美丽电厂”等荣誉称号。