改进火电厂节能减排建议及CCUS技术规划

目前，国内火电厂的节能减排水平与配置的主辅机设备关系很大。从《中国制造2025》的角度来看，清洁煤炭减排应用技术存在如下问题［26］。

1）电站建设中存在的问题

（1）我国火力发电装备产业链缺乏整合，部件不能互换。多种样式的三大主机虽然能够自主设计制造，但电站建设的四大管道、高端阀门等辅机设备大多依赖进口，受制于人，增加了电力建设成本。

（2）被称为“第四大主机”的关键水泵，如炉水循环泵维修困难。目前国内30～105万千瓦火电机组的炉水循环泵是强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉等火电厂锅炉的关键配套设备，也是机组低负荷脱硝（超低排放）的关键配套设备，发电机组的炉水循环泵有1 000台左右，绝大部分都是进口产品。国产制造的炉水循环泵总计近800台，其市场占有率仅1%左右，检修的市场占有率约为70%，其中需要再制造的接近200台。

（3）650℃的管材材料国产化困难。火电机组四大管道是指连接锅炉与汽轮机之间的主蒸汽管道、再热蒸汽热段、再热蒸汽冷段、主给水管道以及相应旁路管道，主要材料为大口径厚壁无缝钢管。目前工程化攻关的材料有650℃的G115管材、先进复合材料等高温超临界钢材。

2016年8月11日，替代P92钢主蒸汽管道材料，即规格为φ460×85×8 500的国产化新钢种G115高温大口径厚壁无缝管在河北宏润核装备科技股份有限公司五万吨垂直挤压机上顺利挤压成功，而700℃钢材制造技术距离实际应用还有相当长的时间。

（4）污染物超低排放需护航。燃煤电站“超低排放”的改造使排放监测和监测规范的制定成为当前煤电领域内的重点，需要标准、法律护航。

（5）智能检测仪器仪表有待研发和推广。特别是污染物的检测监督仪表，如在线烟尘测量仪表的满量程为200 mg/Nm3，烟尘浓度在10 mg/Nm3以下为其测量盲区。低浓度、高湿度烟气条件下的烟尘、PM2.5等微量污染物的测试方法尚需进一步完善。

2）清洁煤燃烧技术中的低碳捕集存储和利用（CCUS）问题

目前，CO2捕集技术［27］的应用经济性差，传统物理脱碳成本高达35～50美元/吨，而国际上所能承受的CO2捕集成本为15美元/吨左右，其中吸收及再生过程中的总能耗占绝大部分成本，很大程度上限制了CO2捕集技术的规模化发展。

（1）CCS的应用成本太高：火电厂将80%所排放CO2的捕集，并压缩到可输送的压力，需要增加能耗24%～40%；为确保地质封存安全性要求的长期监测、事故应急响应和可能的赔付等也会加重CCS的成本负担；跨部门合作涉及多部门管理，增加很大的协调成本。

（2）安全问题突出：高浓度和高压下的液态CO2一旦在运输、注入和封存过程的任何环节发生泄漏，都可能危及现场操作人员的人身安全，甚至会对泄漏地附近的居民和生态系统造成不良影响。(www.xing528.com)

（3）资金压力：CCS从研发、示范到大规模商业化应用需要大量的资金，目前国际上的CCS技术研发和项目示范资金主要来源于政府公共资金投入。

（4）在火电站的低碳燃煤技术中，CCS的高能耗是主要技术挑战，需要加强行业内外的协同研发应对处理。

因此，要加强“新颖、高效、绿色”吸收剂的选择与应用，优化并创新“吸收、再生”工艺，开发脱硫脱碳一体化以及耦合分离技术等，以期有效降低CO2捕集成本。

3）建议

（1）在低碳清洁煤燃烧利用方面，制订统一的CCUS技术发展规划和技术路线图。2009年，国际能源署（IEA）发布了CCS技术路线图，旨在指导包括CCS和其他先进能源技术在内的新技术的研发及合作。以此为指导，制订适合我国国情的CCS技术路线图。

（2）加强碳排放管理，加强有关CCS的环境和安全法律法规建设。建立跨部门合作激励机制，建立灵活的融资机制，大力推动绿色煤电项目发展，促进CCS技术应用。紧紧围绕技术、法律、政策、金融以及公众参与等方面提出规划，推动CCS技术的研发、示范到未来的商业化。明确CCS技术的管理权限，指定一个主管部门负责CCS相关工作，避免职能交叉和重叠。

（3）发扬全国一盘精神，在国家科技主管部门的支持下积极研发CCUS技术，包括碳矿化技术或者直接碳转换工艺的利用技术，提高资源利用率，推进资源的循环经济。

（4）在发展超临界火电技术方面，应依据国产高温高压材料的研发稳步推进；在火电机组性能方面，充分利用热网、光电、风电等再生能源，着重发展电站系统的能级耦合利用，提高能源利用率；在机组单机容量方面，应充分考虑电网调节的灵活性，大力发展分布式能源电站，避免大马拉小车的现象。

（5）组织我国电力、动力界的技术力量，在低热值燃机装备、煤气化炉及其系统方面，吸取现有IGCC示范机组的实践经验，扬长避短，加强IGCC技术的商业化应用，提高火电机组的整体经济性。

（6）由于空气作为助燃剂的火电站受阻于进一步提升机组节能减排的整体经济性，建议在实用性的空分富氧燃烧技术、化学链燃烧载氧体等技术的研发和产业化方面下功夫。

国内燃煤富氧燃烧技术趋向成熟，逐渐成为热能动力装备节能减排可持续发展的先行者。就富氧燃烧技术的产业链而言，尤其急切需要解决经济空分富氧技术的短板，如膜法富氧分离装备的产业化、富氧气流助燃技术的应用，以及解决空分设备与富氧燃烧系统的参数匹配和稳定持久运行问题。