甘肅慶陽，華能正寧電廠2臺100萬千瓦燃煤發(fā)電機組“火力”全開，保障冬季能源供應?！?臺機組滿負荷運行一天，可發(fā)4800萬千瓦時電，能滿足數(shù)百萬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。”電廠廠長張延偉說。

機組一旁，一位超級“碳捕手”正忙碌工作，助力煤電在頂峰保供的同時，更加清潔低碳，二氧化碳捕集率超90%。這是今年9月投運的全球規(guī)模最大煤電碳捕集示范工程，年捕集二氧化碳達150萬噸，相當于約60萬輛汽車一年的碳排放量。

在我國，煤電以不到四成的裝機占比，貢獻了超五成的發(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，技術和裝備均實現(xiàn)全國產(chǎn)化。

碳捕集有“超級車間”——全球首臺“二塔合一”復合式吸收塔。

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

為突破這一瓶頸，項目創(chuàng)新采用復合式吸收塔“二塔合一”設計，將煙氣預洗滌與碳捕集環(huán)節(jié)深度集成到一個“超級車間”，并通過中間循環(huán)冷卻等多種節(jié)能技術，實現(xiàn)熱量利用最大化，節(jié)能效果顯著。

中國華能自主研發(fā)的新型吸收溶劑則是“高效捕手”，專門負責在吸收塔里抓取煙氣中的二氧化碳。“煤電產(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)定實現(xiàn)二氧化碳捕集，產(chǎn)出的二氧化碳純度達到99%以上?！比A能清潔能源技術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年延長至2年以上，有效減少更換頻率和運行消耗。在同類技術中，能夠以更高效率、更低成本完成碳捕集，經(jīng)濟性在國內(nèi)外領先。

碳壓縮有“打包高手”——我國首臺八級超臨界二氧化碳壓縮機。

被吸收溶劑捕集的二氧化碳，如何變成方便運輸和儲存的狀態(tài)？項目研制出我國首臺八級超臨界二氧化碳壓縮機，可將捕集到的氣態(tài)二氧化碳壓縮至超臨界態(tài)，體積縮小為原來的1/300，助力提高管道輸送效率。

牛紅偉解釋道，這臺壓縮機有8個壓縮缸，一步步給二氧化碳加壓，填補了國內(nèi)超臨界壓縮裝備的空白?？傊亓颗c傳統(tǒng)單軸壓縮機相比減少20%，效率提升10%，每壓縮1噸二氧化碳可節(jié)約10千瓦時電，為捕集后的二氧化碳大規(guī)模管道輸送與封存提供設備支撐。

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

項目創(chuàng)新采用多層注入技術，將捕集后的二氧化碳注入地下2000至3500米深的3至4個地層，就像多層貨架一樣，大幅提升了儲存量，單井年封存能力達20萬噸。封存點還配套“空—天—地—井”一體化監(jiān)測系統(tǒng)，通過衛(wèi)星遙感、地面監(jiān)測、地下井網(wǎng)等方式對封存效果進行全方位監(jiān)測，保障長期安全高效封存。

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

根據(jù)《新一代煤電升級專項行動實施方案（2025—2027年）》，煤電機組將積極推進先進創(chuàng)新技術應用。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，提升機組清潔降碳技術水平。