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6月2日，初夏的天氣略顯悶熱，9時35分，滿載液態(tài)二氧化碳的槽罐車平穩(wěn)駛出泰州公司50萬噸/年二氧化碳捕集及綜合利用示范項目（以下簡稱“泰州公司50萬噸CCUS項目”）儲罐區(qū)，望著車輛逐漸遠(yuǎn)去的背影，項目團隊人員紛紛感嘆道：“成功了！這400多個日日夜夜的辛苦，都值得！”

這天，泰州公司50萬噸CCUS項目正式投產(chǎn)，成為亞洲目前捕集規(guī)模最大、綜合指標(biāo)最優(yōu)、消納利用最全的煤電CCUS項目。這是國家能源集團在科技創(chuàng)新領(lǐng)域的又一次有力實踐，也是對“做好煤電大事”的又一次生動詮釋，將為煤電實現(xiàn)“全碳捕集、零碳排放”提供重要的路徑參考。

知重負(fù)重 策劃煤電大規(guī)模CCUS新項目

黨的二十大報告中強調(diào)：“要立足我國能源資源稟賦，堅持先立后破，有計劃分步驟實施碳達峰行動”。

目前，碳捕集項目是有效控制化石能源發(fā)電和工業(yè)過程碳排放的手段之一。作為骨干能源央企，國家能源集團持續(xù)加強綠色、低碳、高效一體化布局，強化政產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，先后投產(chǎn)鄂爾多斯、錦界、大同3個碳捕集項目，取得一系列引領(lǐng)示范效果。

但從整體看，截至2022年底，我國投用的碳捕集項目約50個，主要集中在化工、油氣行業(yè)，其中煤電項目共13個，總捕集能力僅約60萬噸/年。立足于我國能源資源稟賦，結(jié)合現(xiàn)階段能源安全保障和經(jīng)濟社會發(fā)展需要，開展煤電大規(guī)模CCUS技術(shù)研究意義重大。

“泰州公司是國家能源集團煤電標(biāo)桿企業(yè)，此前我們通過二期‘二次再熱’、一期‘三改聯(lián)動’等實現(xiàn)了‘源頭減碳’，通過‘全負(fù)荷脫硝’‘精益化運維’等實現(xiàn)了‘過程降碳’，如果再能夠通過CCUS實現(xiàn)‘尾部固碳’，我們就打通了煤電碳工作全環(huán)節(jié)?！碧┲莨军h委副書記、總經(jīng)理蔣欣軍介紹道。

“2020年，在有了建設(shè)煤電大規(guī)模CCUS項目構(gòu)想后，公司成立了碳資源辦公室，辦公室成員赴多地開展CCUS項目調(diào)研，驗證項目可行性，高效推進前期工作。”泰州公司碳資源辦公室主任龔海艇介紹。

調(diào)研回來的碰頭會上，大家各抒己見，不斷完善報告內(nèi)容——“總體來看，我們國家的煤電碳捕集規(guī)模還比較小?！薄岸趸荚诤附又圃?、冷鏈運輸?shù)阮I(lǐng)域應(yīng)用都挺廣泛的，市場需求大。”“煤電捕集成本相對高，再加上運輸成本，盈利空間小，我們也必須算好成本賬?！薄凹瘓F有一體化優(yōu)勢，此前有相關(guān)案例，我們可以借鑒參考。”

經(jīng)過多輪評審，反復(fù)論證修改，泰州50萬噸CCUS項目可研報告完成。2021年，項目獲集團立項批復(fù)，并被列入“2021年度國家能源集團十大科技攻關(guān)項目”。2022年年初，項目被列為國家發(fā)改委“煤炭清潔高效利用關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項目”、江蘇省科技廳“碳達峰碳中和科技創(chuàng)新重大示范項目”。

敢想敢試 推動煤電大規(guī)模CCUS新突破

“煤電碳捕集在國內(nèi)外已有先例，但很多項目因為成本過高無法長周期運營，因而沒有取得預(yù)期效果。泰州項目要始終把‘保質(zhì)’和‘降本’作為主攻方向?！碧┲莨究偣こ處焺⒔|介紹道。

為了實現(xiàn)“保質(zhì)”和“降本”，國家能源集團積極發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，成立江蘇省首個“大規(guī)模碳捕集利用與封存工程中心”，連接高校、科研院所、制造廠家和項目相關(guān)中小企業(yè)，跨行業(yè)跨領(lǐng)域協(xié)同創(chuàng)新。

自主研發(fā)吸收劑，熱耗下降35%——

捕集成本在CCUS全產(chǎn)業(yè)鏈總成本中約占80%，是整個項目實現(xiàn)“降本”的關(guān)鍵，而碳捕集技術(shù)的“心臟”，就是吸收劑。

是否自主研發(fā)吸收劑？泰州50萬噸CCUS項目伊始，就面臨著一個重大抉擇。“核心技術(shù)必須自主可控！再難也要自己來！”國家能源集團新能源院碳中和研究中心主任徐冬記憶猶新，“泰州公司將項目設(shè)計建設(shè)委托給我們，成敗不是我們一個單位的事，我們必須全力以赴?！?/p>

吸收劑的配方有上千種，是各科研機構(gòu)的重要機密。研發(fā)選型過程可謂是“大海撈針”。

項目團隊整合集聚各類創(chuàng)新資源，開展跨領(lǐng)域跨行業(yè)協(xié)作，經(jīng)過一年的集中攻關(guān)，上百種備選配方，3000多小時的實驗，創(chuàng)新研發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型三元復(fù)合胺吸收劑，該吸收劑具有高容量、低能耗、長壽命等特點，更適用于火電廠低濃度煙氣二氧化碳捕集，再生熱耗可下降35%以上，成為項目降本的“中流砥柱”。

自主開發(fā)工藝包，掌握整套核心技術(shù)——

“從15萬噸級到50萬噸級，不是簡單的放大過程?！毙履茉丛禾贾泻脱芯恐行母敝魅斡鄬W(xué)海介紹，“加之選用了性能更優(yōu)的新型吸收劑，碳捕集工藝包需要我們自主開發(fā)?！?/p>

碳捕集工藝包包含了項目設(shè)計的核心技術(shù)和關(guān)鍵參數(shù)，是項目設(shè)計的基礎(chǔ)和藍(lán)圖，擁有了完整的工藝包，意味著我們掌握了CCUS項目從吸收劑開發(fā)到核心設(shè)備選型的整套核心技術(shù)。

為此，項目團隊結(jié)合新型吸收劑特性，自主開發(fā)碳捕集工藝包——優(yōu)化工藝和液氣比、吸收再生塔相關(guān)參數(shù)；通過系統(tǒng)模擬計算，獲得物料平衡數(shù)據(jù)；結(jié)合工程試驗結(jié)果確定捕集系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，完成主要設(shè)備選型和PID圖……

經(jīng)過6個月的持續(xù)攻關(guān)和上百次的模擬計算及試驗，泰州50萬噸CCUS項目團隊掌握了大規(guī)模碳捕集項目工藝模擬計算、物料平衡、節(jié)能優(yōu)化等關(guān)鍵核心技術(shù)，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，形成國內(nèi)領(lǐng)先的15萬噸級-50萬噸級-百萬噸級大規(guī)模碳捕集工程研發(fā)和工藝包設(shè)計能力。

通過工藝的改進優(yōu)化，泰州50萬噸CCUS項目碳捕集系統(tǒng)再生熱耗可控制在2.4吉焦/噸二氧化碳以下，用電負(fù)荷不超過70千瓦時/噸二氧化碳，綜合能耗有效降低。

這樣的創(chuàng)新事例在項目中還有很多，協(xié)同清華大學(xué)研發(fā)小齒頂角填料，傳質(zhì)效率提高10%-15%；優(yōu)化塔內(nèi)件分布器，壓降減小5%-10%；研發(fā)新型干法胺回收裝置，胺損失較傳統(tǒng)裝置降低30%。采用水洗塔后置設(shè)計，解決“引風(fēng)機進口濕度大”等安全隱患；使用循環(huán)水直流供水冷卻系統(tǒng)，減少投資同時降低捕集電耗；再生蒸汽主汽源使用汽動引風(fēng)機排汽，實現(xiàn)能耗耦合；采用級間冷卻和分流解吸工藝，降低再生熱耗。

“自主創(chuàng)新引領(lǐng)實現(xiàn)了一系列重大突破，并最終體現(xiàn)在我們項目的能耗、成本等指標(biāo)上，試運結(jié)果來看，我們的產(chǎn)品純度到了99.9%，全市場最優(yōu)，捕集成本大幅下降，市場競爭力有效提升！”泰州公司總工程師劉建東說。

向高向遠(yuǎn) 追逐煤電大規(guī)模CCUS新碩果

6月2日上午9時許，嶄新的槽罐車在泰州公司CCUS項目儲罐區(qū)前整齊排列，等待接駁項目正式投運后的產(chǎn)出第一批液態(tài)二氧化碳。

“CCUS，最關(guān)鍵的就是這個‘U’，把二氧化碳賣出去了、用起來了，才算是把‘捕集-運輸-消納’這個鏈條真正貫通”。泰州公司計劃營銷部主任白福全感慨道。

為了確保捕集到的二氧化碳實現(xiàn)100%消納利用，泰州公司在項目啟動初期就成立了二氧化碳營銷攻堅小組。經(jīng)過廣泛市場調(diào)研，泰州公司形成《華東區(qū)域二氧化碳需求分析報告》?！笆袌鰧Χ趸嫉男枨筮€是挺大的，焊接加工、冷鏈運輸?shù)榷夹枰罅慷趸?，市場非常可觀?！本唧w負(fù)責(zé)泰州公司二氧化碳銷售業(yè)務(wù)的封碩介紹道。

經(jīng)過調(diào)研，泰州公司確定了現(xiàn)階段“保本微利、培育市場、重投運率”的銷售策略，截至目前，該公司已與8家單位簽訂購銷合同，合同量為4萬噸/月，另有2萬噸/年將用以與周邊油田開展驅(qū)油利用研究，為項目投產(chǎn)后實現(xiàn)100%消納利用打下堅實基礎(chǔ)。

“以前我們焊接用的二氧化碳要跑上近一百公里去拉運，現(xiàn)在可以說是一墻之隔，這個節(jié)約下來的物流成本相當(dāng)可觀?！迸R近的一家造船企業(yè)負(fù)責(zé)人談到。

“早前我們就聽說了這個項目，所以規(guī)劃建設(shè)了這個干冰廠，直接把管道延伸到項目，有了高質(zhì)量的二氧化碳，我們的業(yè)務(wù)擴展更有底氣?！迸R近的一家冷鏈企業(yè)負(fù)責(zé)人介紹。

“泰州電廠二氧化碳品質(zhì)高、價格公道，離我們還這么近”，投產(chǎn)后，周邊企業(yè)來拉載二氧化碳的卡車在槽罐區(qū)前排起了長龍。如今，二氧化碳正逐漸成為泰州公司繼清潔煤電、高品質(zhì)蒸汽、高等級粉煤灰后的又一項“拳頭產(chǎn)品”，惠及周邊企業(yè)，也成為區(qū)域招商引資的又一張“金牌名片”，實現(xiàn)地區(qū)、電廠、上下游企業(yè)“三方共贏”。

“今后，我們還要在‘大循環(huán)、高價值、廣范圍’上下大功夫?！饼徍ＭЫ榻B，目前泰州公司正協(xié)同相關(guān)大學(xué)開展多種化工合成原料的研究。“這些研究成功了，我們CCUS項目的‘鏈優(yōu)勢’就會更加明顯，臨近的化工園區(qū)可以開展加氫制甲醇、甲烷合成氣等工業(yè)應(yīng)用?！?/p>

不斷塑造“鏈優(yōu)勢”，持續(xù)激發(fā)“群效應(yīng)”，泰州公司50萬噸CCUS項目之路將會不斷向高向遠(yuǎn)延伸，持續(xù)打造煤電綠色低碳轉(zhuǎn)型樣板，為建設(shè)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的美麗中國提供“國能動力”！