1、大唐戶縣第二發電廠煙氣C021集及利用項目可行性報告一、燃煤電廠煙氣C02甫集及利用項目背景根據國務院常務會議的決定，2020年中國單位GDF碳排放量將 比 2005 年下降 40%-45%。我國的碳減排工作壓力巨大，任重道遠。 我國有近 40%-50%的二氧化碳排放來自于燃煤發電，即便到了2020年，非化石能源僅有望占一次能源消費比重的 15%左右，而更大的份 額仍然為傳統化石能源所占據。 因此在電廠開展二氧化碳甫集是我國 最重要的碳減排技術路徑之一。目前，電廠二氧化碳甫集技術路線主要有 3 種：燃燒前脫碳、燃 燒后脫碳及富氧燃燒技術。其中，基于 IGCC整體煤氣化聯合循環） 的燃燒前甫集技

2、術可能是能耗最低的路線，但我國沒有商業運行的 IGCC電站，且超過6億千瓦的發電裝機是傳統燃煤電站。而燃燒后 煙氣二氧化碳甫集技術是最適合傳統燃煤電廠并且已經實現商業化 示的技術。 因此，燃燒后煙氣二氧化碳甫集技術是我國近期降低單位 GDF碳排放量的最佳及最有效手段之一。二、燃煤電廠煙氣C02捕集及利用技術簡介燃煤電廠煙氣C021集系統由煙氣預處理系統、填料吸收塔、填 料再生塔、排氣洗滌系統、溶液煮沸器、胺回收加熱器、產品氣處理 系統（包括冷凝器、氣液分離器、壓縮機）以及系統水平衡維持系統 組成。脫硫后的煙道氣由脫碳引風機送入吸收塔， 其中CO2被胺溶液吸收，尾氣由塔頂排入大氣。吸收CO2后的

3、富液由塔底經泵送入換熱器, 回收熱量后送入再生塔。解析出的CO2氣,經處理后送入精處理系統, 經過壓縮加壓、除濕、脫硫、制冷等工序，得到最終產品 液態C02煙氣C02甫集系統工藝流程如下圖所示:W1dE tit站總冷is Lfin1 電 f執弘樸沖fl翻So lul I UH£71 ej.fi i nSo I tl E pcftrtJft Eihau-tlerrF iaMHBttF r<n Tu t b l ttf Ea t r£ t icn camRc f I rk Llr UfHTo corc_f i ni njf目前國際上燃煤電廠煙氣 C02甫集及利用項目少之又

4、少。美國和日本在上世紀末通過燃燒后捕集，并生產二氧化碳，生產的規模在1萬3萬噸/年，主要在化工廠的自備電廠開展。我國在運行的燃煤 電廠煙氣C02捕集及利用項目僅有2個，均由熱工研究院在中國華能 集團公司所屬發電企業開發建設。三、熱工研究院開發能力熱工研究院有限公司是我國電力行業國家級熱能動力科學技術研究與熱力發電技術開發的機構，具有幾十年從事潔凈煤發電研究經 驗，擁有一整套先進的實驗儀器、完備的實驗設備，并擁有一批具有 豐富經驗的專家隊伍。在電廠煙氣 C02甫集與處理、脫硫脫硝、電廠 化學藥劑等開發等方面的研究處于國領先地位。 近年來在國家重大科 技項目和中國華能集團的支持下， 積極參與國際合

5、作， 熱工研究院成 功開發了“燃煤電廠燃燒后C02甫集技術”。該技術針對燃煤電廠煙氣中 C02濃度低、02含量和粉塵濃度高 等特點，采用化學吸收法進行C02的捕集。在低溫條件下用化學溶劑 吸收煙氣中的C02溶液加熱時，C02從化學溶劑中解析出來，得到 高濃度的C02溶液循環使用。該技術已經申請了國家發明專利（申請號： 200810018343.5）， 并應用于我國首個燃煤電廠 C02 甫集裝置華能北京熱電廠 30005000噸/年CO2捕集示裝置。該技術的特色與優勢有：1）采用化學吸收法進行燃燒后 CO2捕集，具有吸收速度快、吸 收能力強、處理量大、回收C02屯度高等優點；2）設置煙氣預處理系

6、統，脫除煙氣脫硫后攜帶的粉塵、水等雜 質，同時使用抗氧化劑和緩蝕劑，吸收劑消耗低，設備腐蝕小；3）CO2捕集工藝采用貧富液換熱器、CO2冷卻器等多級換熱，熱 量綜合利用，系統能耗低；4）用尾氣洗滌、 氣液分離等系統，充分回收尾氣中的胺溶液，并 保持整個捕集系統的水平衡，胺溶液和水消耗量低。工程業績華能北京熱電有限公司3000- 5000噸/年CO2捕集示裝置，為我國第一套（世界第三套）工業級的燃煤電廠煙氣CO2 捕集裝置，于2008年 7月 16完成了 168運行測試并投入商業運行，世界上運行時 間最長的燃煤電廠二氧化碳捕獲裝置。 該裝置全部采用國產設備， 捕 集系統捕集到的C02屯度為99.

7、5%,進一步精制后產出的液體C02屯 度為99.997%,達到國家食品級標準，蒸汽消耗為 3.5GJ/tCO2，電 耗為250kW/tCO2溶液消耗為1.5kg/tCO2 ,達到了世界先進水平。華能上海石洞口二廠建設 10 萬噸年的二氧化碳捕集系統，近 期已投入運行。這是目前世界上最大的燃煤電廠二氧化碳捕集裝置， 也是我國一個重要的低碳發展技術示工程。四、項目實施的必要性燃煤電廠煙氣C02捕集及利用項目符合國家碳減排政策，可能得 到國家政策的支持，其產品 CO2的銷售可以給發電企業帶來一定利 潤，如果能夠與石油企業合作利用利用二氧化碳， 就會給雙方帶來極 大的經濟利益和環境利益。 該項目有利于

8、樹立企業環保低碳的良好社 會形象。另外，發電企業加強煙氣 C02捕集及利用技術改進與管理， 還可以為我國的碳捕集提供技術儲備和技術支撐。C02應用前景CO2是 一種重要的工業氣體，C02及其衍生產品應用廣泛、前景廣闊。回收的二氧化碳可以廣泛用于制造碳酸飲料、煙絲膨化處理、 金屬保護焊接、合成有機化合物、滅火、制冷、作為清洗介質等,也 可用于強化石油開采（EOR、強化煤層氣開采（ECB）目前全球回 收的二氧化碳約有 40用于生產化學品, 35用于油田 3 次采油,10用于制冷， 5用于碳酸飲料，其他應用占 10碳酸飲料生產。C02可用作汽水、啤酒、可樂、碳酸飲料等充氣 添加劑。目前，我國碳酸飲料

9、的人均年消費量不到 5kg，與發達國家 和地區相比（如西歐為110kg，美國為150kg）有較大的差距，發展潛 力較大。煙絲膨松劑。液體 CO2用于煙絲膨化處理，可使每箱香煙節約 5%-6%的煙絲，并提高煙絲的質量。 我國每年生產香煙 2000 萬箱左右， 如10%用 C02膨化處理，則年C02耗量達60萬t，如全部使用C02膨 化處理，則年C02耗量達600萬t，應用前景十分看好。焊接保護氣。CO2保護焊是一種高效率、低污染、低成本、省時 省力的焊接方法，已經在集裝箱、船舶、汽車以及金屬結構的焊接中 得到應用。我國CO2氣體保護焊接僅占全部焊接的5%發達國家67% 全球平均 23%，發展前景

10、十分樂觀。強化石油開采（EOR。通過向油藏注入CO2來提高油田采收率， 從世界圍來看相對比較成熟， 且在近年來發展較為迅速。 以美國為例， 2004年美國國有71個C02E0項目運行，采用CO2EO技術每日生產 原油206000桶，占全部原油產量的約4%我國在利用EOF技術上也 有很大潛力。據測算，我國低滲油藏中約有 32 億 t 適合用于 CO2EO，R 占全部低滲油藏的 50.6%。強化煤層氣開采（ECB）向不宜開采的深煤層中注入 CO2利 用CO2在煤體表面的被吸附能力是CH4的 2倍的特點來驅替吸附在煤 層中的煤層氣，可以同時達到提高煤層氣的采收率和埋存 CO2 的目 的。五、項目的可

11、行性1、項目投資華能北京熱電廠的捕集系統年回收二氧化碳 3000 噸，總投資2400萬元，回收每噸C02勺投資約8000元。上海石洞口第二發電廠10 萬噸年二氧化碳捕集系統工程投資額達 2 億元，回收每噸 CO2 勺投資約 2000 多元。隨著二氧化碳捕集量勺提高，平均投資成本將 大大降低。 據熱工研究院郜時旺博士介紹， 在總結上述兩個項目開發 經驗勺基礎上，目前可以將項目投資控制到1000元/噸 CO2。據華能北京熱電廠調研，目前北京市CO2年消費量約6萬噸。估 計省目前二氧化碳勺年消費量不超過 10萬噸，如果我廠建設 5 萬噸 /年的二氧化碳捕集系統，按照1000元/噸CO2的最低投資計算

12、，總 投資需要 5000 萬元。2、項目運營費用和利潤 根據熱工研究院提供的運行數據， 華能北京熱電廠捕集系統的蒸汽消耗約3.5GJ/tCO2，電耗約250kW/tCO2溶液消耗1.5kg/tCO2。假設每GJ熱能的價格為100元，每度電價格為0.3 (上網電價)，每 噸溶劑的價格為 40000 元，則上述三項主要消耗的年成本為：(100+250X 0.3+1.5 X 40000/1000) X 3000 = 705000 元。如果加上 設備維護修理、人員工資等費用，則年運營成本應在 100萬元以上。 另據央視網消息， 華能北京熱電廠捕集系統日運營成本約 420元，年 運行成本也在 100多萬

13、元。而據華能北京熱電廠運行部主任介紹， 由于該廠的捕集系統屬示裝置，其運營成本和 C02銷售額基本持平由于華能還沒有相關的許可證， 目前項目生產的食品級二氧化碳 都是通過中介公司賣給食品公司。 因此，目前二氧化碳賣出的價格只 有600元/噸，比市場價低了一半。按每噸 CO2銷售價格約600元計 算，每噸CO2利潤約180元，不計利息的情況下，需要 44年方可回 收成本。 按照上述數據， 上海石洞口第二發電廠回收成本需要 11 年。（由于上海石洞口電廠 CO2捕集項目處于試運行階段，該項目的運營 數據暫缺）如果我廠建設5萬噸/年的二氧化碳捕集系統，按照每噸CO2利 潤 180 元計算， 5 年半

14、即可收回成本；按照取得相關許可證后，每噸 CO2銷售價格約1000元計算，則每噸CO2利潤為1000-420 = 580元， 不到兩年即可回收成本。隨著CO2捕集及利用技術的成熟，其運營成 本將會逐步降低，項目成本回收周期也將進一步縮短。另外，目前市場上干冰的價格約為 8000 元/ 噸，如果將液態 CO2 進一步加工成干冰出售， 企業的利潤空間將大大提升。 據熱工研究院 郜時旺博士介紹，制作干冰的設備投資不大。3、項目場地和人員配備 根據捕集裝置規模大小不同，整套裝置占地面積不超過 3000 平 方米。華能北京熱電廠 3000 噸/ 年捕集裝置總面積約 600 平方米。 其 中，CO2捕集設

15、備布置在一個兩層的房屋，純化裝置直接布置在地面 上。CO2捕集和利用裝置的DCS畫面監視和運行操作可由脫硫運行值班員負責4、其它C02捕集純化裝置要求加熱汽源壓力在0.3MPa左右，溫度v158C，可由廠用輔助蒸汽系統或某段抽汽減溫減壓后供給。六、項目風險1 、二氧化碳的工業消費量有限。據綠色煤電有限公司生產科技 與國際部研發工程師宇介紹，中國目前二氧化碳的年消費能力是 200 萬250萬噸，按1噸煤含碳750千克，每燃燒1噸煤炭將產生2750 千克二氧化碳估算，一個裝機容量為300MW勺燃煤電廠1年所能捕集 出來的二氧化碳約 1 00萬 200萬噸，幾乎與全國的消費量持平。而 華能北京熱電廠

16、捕集的CO2也不到全廠二氧化碳排放的1%。所以大 型燃煤電廠只能選擇對部分煙氣進行 C02捕集，并且要有相對穩定的 銷售市場。我廠捕集C02的主要目的是對其進行銷售并獲取利潤， 而 該項目本身并沒有減少C02的排放量。所以，一旦C02銷路不暢，對 其進行封存處置將是一件非常復雜的事情。2、工程投資比較大。華能北京熱電廠的捕集系統年回收二氧化碳 3000噸，總投資高達 2400萬元。上海石洞口第二電廠 10萬噸 年二氧化碳捕集系統工程投資額突破 2 億元。3、運行成本高。熱工院總工程師許世森告訴相關人士，配套全煙氣碳捕獲裝置的電廠，發電成本起碼要提高20%30%，發電效率要降低 810個百分點。 以目前的技術水平， 捕集每噸二氧化碳大約 需 200 300 元。4、據華能北京熱電廠脫硫專管介紹， CO2 純化系統的壓縮機設 備故障較多，影響捕集裝置的連續運行。七、主要結論1、目前國燃煤電廠C02捕集與利用技術尚處于商業化示工程或 者科研課題和能力建設的階段，投資成本高，運營成本高，技術不成 熟，企業發展該項目進行商業運營，其盈利情況尚不很明確。如果能 爭取到政府在研發上進行支持和政策上