甘肅慶陽(yáng)，華能正寧電廠2臺(tái)100萬(wàn)千瓦燃煤發(fā)電機(jī)組“火力”全開，保障冬季能源供應(yīng)。“2臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行一天，可發(fā)4800萬(wàn)千瓦時(shí)電，能滿足數(shù)百萬(wàn)戶家庭一天的用電需求，絕大部分電量將通過特高壓送往山東?！彪姀S廠長(zhǎng)張延偉說。

機(jī)組一旁，一位超級(jí)“碳捕手”正忙碌工作，助力煤電在頂峰保供的同時(shí)，更加清潔低碳，二氧化碳捕集率超90%。這是今年9月投運(yùn)的全球規(guī)模最大煤電碳捕集示范工程，年捕集二氧化碳達(dá)150萬(wàn)噸，相當(dāng)于約60萬(wàn)輛汽車一年的碳排放量。

在我國(guó)，煤電以不到四成的裝機(jī)占比，貢獻(xiàn)了超五成的發(fā)電量和七成的頂峰能力，發(fā)揮了電力保供“頂梁柱”作用，但也面臨著降碳難題。華能正寧電廠的碳捕集示范工程，有效破解了難題，技術(shù)和裝備均實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化。

碳捕集有“超級(jí)車間”——全球首臺(tái)“二塔合一”復(fù)合式吸收塔。

傳統(tǒng)碳捕集工藝中，脫硫后的煙氣需要先進(jìn)入預(yù)洗塔降溫“洗澡”，去除水分、殘留石膏、粉煤灰及少量二氧化硫、氮氧化物，再進(jìn)入吸收塔，讓二氧化碳被吸收溶劑捕獲，兩座塔獨(dú)立運(yùn)行，煙氣輸送路線長(zhǎng)、阻力大。

為突破這一瓶頸，項(xiàng)目創(chuàng)新采用復(fù)合式吸收塔“二塔合一”設(shè)計(jì)，將煙氣預(yù)洗滌與碳捕集環(huán)節(jié)深度集成到一個(gè)“超級(jí)車間”，并通過中間循環(huán)冷卻等多種節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱量利用最大化，節(jié)能效果顯著。

中國(guó)華能自主研發(fā)的新型吸收溶劑則是“高效捕手”，專門負(fù)責(zé)在吸收塔里抓取煙氣中的二氧化碳?！懊弘姰a(chǎn)生的二氧化碳濃度有10%至15%，這種新型吸收溶劑能夠高效穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)二氧化碳捕集，產(chǎn)出的二氧化碳純度達(dá)到99%以上?！比A能清潔能源技術(shù)研究院溫室氣體減排部副主任牛紅偉介紹，新型吸收溶劑配套自主研發(fā)的凈化裝置，可將溶劑使用壽命由約1年延長(zhǎng)至2年以上，有效減少更換頻率和運(yùn)行消耗。在同類技術(shù)中，能夠以更高效率、更低成本完成碳捕集，經(jīng)濟(jì)性在國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先。

碳?jí)嚎s有“打包高手”——我國(guó)首臺(tái)八級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。

被吸收溶劑捕集的二氧化碳，如何變成方便運(yùn)輸和儲(chǔ)存的狀態(tài)？項(xiàng)目研制出我國(guó)首臺(tái)八級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)，可將捕集到的氣態(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，助力提高管道輸送效率。

牛紅偉解釋道，這臺(tái)壓縮機(jī)有8個(gè)壓縮缸，一步步給二氧化碳加壓，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超臨界壓縮裝備的空白。總重量與傳統(tǒng)單軸壓縮機(jī)相比減少20%，效率提升10%，每壓縮1噸二氧化碳可節(jié)約10千瓦時(shí)電，為捕集后的二氧化碳大規(guī)模管道輸送與封存提供設(shè)備支撐。

碳封存有“地下安全倉(cāng)”——國(guó)內(nèi)封存層位最深、單井規(guī)模最大的咸水層。

項(xiàng)目創(chuàng)新采用多層注入技術(shù)，將捕集后的二氧化碳注入地下2000至3500米深的3至4個(gè)地層，就像多層貨架一樣，大幅提升了儲(chǔ)存量，單井年封存能力達(dá)20萬(wàn)噸。封存點(diǎn)還配套“空—天—地—井”一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過衛(wèi)星遙感、地面監(jiān)測(cè)、地下井網(wǎng)等方式對(duì)封存效果進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，保障長(zhǎng)期安全高效封存。

張延偉介紹，這個(gè)煤電碳捕集示范工程是個(gè)“多面手”，不僅能捕集二氧化碳，還具備輔助調(diào)峰能力的運(yùn)行模式，使煤電機(jī)組在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模碳捕集的同時(shí)，具備靈活調(diào)節(jié)能力，保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。

根據(jù)《新一代煤電升級(jí)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案（2025—2027年）》，煤電機(jī)組將積極推進(jìn)先進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用。其中包括因地制宜采用零碳低碳燃料摻燒、碳捕集利用與封存、煤電與新能源耦合等技術(shù)，提升機(jī)組清潔降碳技術(shù)水平。