燃燒碳捕集的案例
碳捕集、利用與封存(CCUS)價值鏈研究
圖3 燃燒后碳捕集原理圖及其主要特征(上)燃燒后捕集技術(下) 圖源/MAN Energy Solutions
2.富氧燃燒捕集
新基建為富氧燃燒技術提供了機遇。純氧取代空氣與循環尾氣混合。燃燒后水和其它殘留物很容易從CO2中分離出來。Vattenfals公司對一燃煤電廠的能耗研究表明，該技術可減少19%的電力輸出(cf.Str?mberg 2008)。這種燃燒前捕集方法的效率略高于燃燒后捕集方法，但需要在全新電廠中投資建設。
圖4 富氧燃燒碳捕集原理圖及其主要特征(上)富氧燃燒捕集技術(下) 圖源/MAN Energy Solutions
3.燃燒前捕集
燃燒前捕集是指在燃燒前去除CO2。首先，水蒸汽甲烷重整或氣化(如天然氣、煤或生物質)產生合成氣。隨后，合成氣發生水-氣變換反應將一氧化碳和水轉化為氫氣和CO2。CO2濃度高且可被分離，而剩余氫氣作為燃料使用。
圖5 燃燒前碳捕集原理圖及其主要特征(上)燃燒前捕集技術(下) 圖源/ MAN Energy Solutions
碳利用
捕集的CO2可作為原料應用于眾多工業流程。但這些機遇的開發需要基礎設施設計師、生產商和運營商在基礎設施領域更緊密合作。
1.碳輸送
CO2在捕集后輸送至工業用戶或封存地點。鹿特丹港正在建立一個收集網絡以整合和分配CO2。大多數CO2排放者缺乏管理排放的專業知識。而這里公用事業公司可以介入，因為發電廠是最大的排放源，所以必須采取行動。公用事業公司可以結合CO2捕集方面的專業知識與自建帶有CO2輸配功能的工業中心，將提供碳管理作為一種服務。
展開 CCUS碳捕集-二氧化碳捕集技術匯總
CCS（carbon capture and storage）即二氧化碳的捕集和封存技術，是將CO2從電廠等工業或其他排放源分離，經富集、壓縮并運輸到特定地點，注入儲層封存以實現被捕集的CO2與大氣長期分離的技術。在此技術基礎上發展出CCUS。
碳捕集、利用與封存技術（CCUS，Carbon Capture，Utilization and Storage）是將二氧化碳從化石燃料電廠或工業設施中捕集提純，然后通過運輸投入新的生產過程加以利用，最終實現有效封存二氧化碳的目的。它在捕集、運輸、長期封存三個環節基礎上增加了對二氧化碳利用的環節，目前主要利用方式包括提高采收率、食品級二氧化碳精制，以及其他工業利用方式。與CCS相比，CCUS可以將二氧化碳資源化，能產生經濟效益，更具有現實操作性。
簡單來說，CCUS技術即為將二氧化碳捕集起來，然后繼續再利用或者封存起來的技術。那么，二氧化碳的捕集技術有哪些呢？
1、化學吸收法
化學吸收法是指化學溶劑通過與CO2發生化學反應，對二氧化碳進行吸收，當外部條件如溫度發生或壓力改變時，使得反應逆向進行，從而達到二氧化碳的解析及吸收劑的循環再生的目的。二氧化碳捕集流程圖如下圖所示：
其基本過程為：煙氣在脫硫、脫硝后，經引風機從底部進入吸收塔，同時吸收液從吸收塔的頂部噴淋而下，煙氣和吸收液在吸收塔內接觸后發生反應。
展開 碳捕集與封存(CCS)是如何工作的？
世界上有一個碳問題。要解決這個問題，就需要停止燃料燃燒的碳排放，轉而依靠風力渦輪機和太陽能電池等更清潔的能源。
但是，對于空氣中已經存在的現有CO2，以及每天排放的數百萬噸CO2，我們能做些什么嗎？
自然保護協會副主任Rebecca Benner說：“在人類歷史的大部分時間里，碳排放都是由大自然平衡的，但現在我們產生CO2的速度比大自然回收CO2的速度快得多。”
碳捕集與封存是一個總括性的術語，其中一些技術是在20世紀80年代首次提出的，旨在將排放的CO2釋放到空氣中之前，將其捕集并封存起來。
雖然碳捕集與封存尚未大規模進行，但公司和政客正在推動碳捕集與封存，將其作為引導國家走向碳中和的未來計劃的關鍵部分。
在《通脹削減法案》中稅收激勵措施的鼓勵下，一些美國公司提出了捕集CO2并利用或將其封存在地下的項目。
然而，一些環保人士對這些提議持懷疑態度，他們表示，碳捕集與封存可能會分散人們對減排工作的注意力。
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究竟什么是碳捕集？
濕地和森林等自然生態系統從空氣中吸收碳并將其轉化為生物質，這是地球自然碳循環的一部分。
因此，植樹是一種低技術含量的碳捕集方法，而且我們知道這種方法可以大規模使用。
但隨著化石燃料的持續使用，大氣中CO2含量的上升速度超過了僅靠自然過程能夠抵消的速度，專家們已經在尋找方法來增強大自然的能力。
全國各地都在努力植樹和進行其他小規模試驗。目前正在開發兩種更大規模的方法：燃燒后捕集和直接空氣捕集。
展開 碳捕集：現狀展望
SXHK CCS
碳捕集是解決全球溫室氣體水平的一個重要手段，碳捕集將在企業、國家和世界的脫碳計劃中發揮關鍵作用，但我們在實施方面的進展如何？
為了了解目前的情況，作者采訪了幾位同事，并從他們各自的專業領域（技術、所有權和許可）研究了此事。
具體來說，作者與來自工程和環境咨詢公司POWER Engineers（POWER）的四位專家進行了交談。
電力公司環境部門的部門經理Tom Rolfson在包括發電在內的多個行業擁有多年的許可經驗。
空氣質量監管和許可專家Steven Babler最近評估了碳捕集項目的監管影響。Dwight Cole是POWER發電部門項目管理副總裁，專門從事脫碳解決方案。
John Lagomarsino，也是POWER發電部門的高級項目經理，為碳捕集技術的戰略選擇和項目開發提供技術咨詢。
技術、法規、經濟和勞動力可用性都是碳捕集狀況的因素。這些專家的多重視角將描繪出一幅更清晰的畫面，并最終回答這個問題：碳捕集是怎么回事？
01
技術
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碳捕集技術的現狀和已知問題是什么？
Dwight Cole：碳捕集是石化行業中的一個已知過程，因此它并不是新的。然而，新的是它在捕集天然氣燃燒廢氣中的CO2排放方面的用途，以及在其他行業（如波特蘭（Portland）水泥）中的用途。
目前采用的技術是胺洗滌（下圖），該技術用于數十家發電廠和工業工廠。
展開 
簡述三個比較新穎的CCUS碳捕集技術
最近看到兩個CCUS方面的技術應用，主要都是碳捕集方面的，獲得了大筆融資。還有一個是過去我研究過的技術方向。
1
碳的化學吸收與解吸
這個技術是通過化學洗滌吸收實現二氧化碳的吸收和解析，然后實現再利用。
通過化學洗滌塔實現碳捕集的工藝流程通常包括以下兩個步驟。
首先是吸收。將經過預處理的二氧化碳含量較高的煙氣引入化學洗滌塔中。在塔中，煙氣與一種烷醇胺類的兩相吸收劑接觸，實現二氧化碳的吸收。處理后的煙氣排放進入大氣中。
然后是解吸。吸收后的富液被轉移到解吸塔中，吸收劑中的二氧化碳通過升高溫度或降低壓力等方式被解吸出來，最終得到高純度的二氧化碳。
吸收和解吸過程不斷循環，使二氧化碳的捕集和釋放循環進行。
在許多工業領域，如石化、鋼鐵、水泥等，都可以使用這種方法來減少二氧化碳的排放。
這個技術的核心應該是在于吸收解析藥劑和填料。
2
建材固化
這個技術是將二氧化碳固化到建筑材料當中。
有個公司開發了“二氧化碳礦化利用”技術，該技術包括了兩個方面。
一方面是在原料獲取和生產階段，以工業副產品粉煤灰、高爐渣粉代替傳統的水泥。
另一方面，是用二氧化碳礦化養護工藝，取代傳統的高溫蒸汽養護工藝。
看下面的概念示意圖，應該是在黃色的裝置中進行養護，養護過程中二氧化碳與混凝土進行反應，將二氧化碳“固定”到了混凝土砌塊當中。
據報道，采用這項技術每生產1000千克產品都可以避免產生108.12千克二氧化碳的排放。
隨著碳市場擴項，水泥等行業納入碳市場，這些技術就會凸顯出價值。
3
微藻技術
微藻通過吸收二氧化碳、水和陽光來生長，同時產生氧氣和碳水化合物。
微藻技術在發展之初主要還不是針對固碳，主要關注三個方向。
展開 碳捕集技術的創新是否滯后？
碳捕集和封存
碳捕集和封存（CCS）是指一系列可以通過減少CO
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排放來對抗大氣中CO
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水平的技術。這些技術在燃燒化石燃料產生的CO
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釋放到大氣中之前將其捕集。然后將捕集的CO
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壓縮并運輸到封存地點，例如地質構造、空出的石油或天然氣儲層。
CCS也可稱為CCUS（碳捕集、利用和封存），其中捕集的CO
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用于某些下游目的，如提高石油采收率（EOR）或用于生產化學品。
根據國際能源暑的數據，2022年全球CO
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排放量減少了4500萬噸，主要是碳捕集、利用和封存。根據項目開發商的公告，預計到2030年，這一數字將上升至2.2億噸CO
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。然而，即使所有計劃項目都得到了實施，這也遠遠達不到2030年凈零情景下的要求。圖2用黃色條顯示了這一重大的預測缺口。
展開 2022年中國碳捕集、利用與封存（CCUS）行業洞察報告
技術環境：我國CCUS研發能力不斷突破，但部分關鍵技術與國際先進水平仍存在一定差距
隨著國家科技重大專項、國家重點研發計劃等支持不斷，我國在CCUS各環節的關鍵技術不斷突破，其中，碳捕集環節的燃燒前物理吸收法、碳利用環節的鈾礦地浸開采技術等已處于商業應用階段。與此同時，我國仍存在CCUS相關設施數量較少、項目規模較小等短板，部分關鍵技術落后于國際先進水平。根據《二氧化碳捕集、封存與利用技術應用狀況》數據，中國已建成投產、在建及擬建的碳捕集與封存設施數量占全球總量的7.7%，占比遠低于美國的50.8%。賽迪顧問數據顯示，2021年我國捕集規模在30萬噸/年以下的CCUS項目數量占比達88.9%，捕集規模超過60萬噸/年的項目僅占3.7%，而美國CCUS單項年均碳捕集規模約241.4萬噸/年。
發展現狀
生態結構：按照產業流程，CCUS主要由碳排放、碳捕集、碳運輸、碳利用與封存等環節組成
碳排放主要分為煤化工、制氫等高濃度排放和石油化工、煉鋼、燃煤、燃氣等中低濃度排放。碳捕集、碳利用與封存是CCUS三大重點環節，下文將詳細闡述。碳運輸主要分為罐車運輸、船舶運輸和管道運輸等。其中，罐車運輸和船舶運輸已達到商業應用階段，海底管道運輸則仍處于研究階段。
（1）碳捕集：既是CCUS的首要環節，也是CCUS流程中成本主要來源。碳捕集主要從工業廢氣和大氣中捕獲，CO2濃度越高，捕集成本越低。按碳捕集與燃燒的先后順序可將碳捕集技術分為燃燒前捕集、燃燒后捕集和富氧燃燒捕集。燃燒前捕集成本相對較低、效率較高，但適用性不高；燃燒后捕集雖應用較廣，但相對能耗和成本更高；富氧燃燒對操作環境要求高，目前仍處于示范階段。
展開 深度解析：碳捕集、利用與封存（CCUS）技術工藝及其適用性
碳捕集、利用與封存（CCUS）是指將工業和有關能源產業所生產的CO?分離、利用，輸送至封存地點并長期與大氣隔絕的過程。
碳捕集、利用與封存（CCUS）流程
國際能源署(IEA)、聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)、國際可再生能源機構(IRENA)等均指出CCUS是最具潛力、最具實效的碳處理技術。作為我國實現碳中和目標技術組合的重要組成部分，不僅是我國化石能源低碳利用的唯一技術選擇，保持電力系統靈活性的主要技術手段，而且是鋼鐵水泥等難減排行業的可行技術方案。
CO?捕集
CO?捕集技術是指將電力、化工等行業利用化石能源時產生的CO?進行收集和分離的過程，該環節是CCUS系統耗能和成本產生的主要環節。按照分離流程，捕集技術可劃分為3個方向:燃燒前捕集、富氧燃燒捕集、燃燒后捕集。
傳統碳捕集技術（來源：DeepTech）
燃燒前捕集技術包括整體煤氣化聯合循環發電（IGCC）和工業分離兩大類。IGCC是將煤炭、生物質、石油焦等燃料進行氣化，凈化后的氣體用于燃氣—蒸汽聯合循環發電的技術；工業分離是指煤制油、煤制氣、天然氣處理、水泥、甲醇、化肥等產業中進行CO?分離。
燃燒后捕集技術主要是在燃煤發電廠采用物理化學方法對燃燒后煙道氣中的CO?進行捕集。
展開 氣體分離Science子刊：多孔有機骨架薄膜用于燃燒前捕集二氧化碳
【引言】
化石燃料的一大缺點就是在燃燒過程會產生大量二氧化碳等溫室氣體，從而加劇溫室效應是得氣候環境進一步惡化。然而除非可再生能源在成本上能夠合理化，在此之前化石能源依然是人類不可或缺的能量來源。因此，如何高效捕集二氧化碳就是優化化石能源使用的當務之急。傳統工業的方法較常用胺溶液的洗脫技術來實現廢氣中二氧化碳的消除，這一方法能量消耗巨大，設備成本高，亟需效率更高、更環保的方法進行替代。多孔材料以其較高的氣體吸附量、易脫附以及高選擇性等特點成為了研究人員尋求替代方案的主要方向。
利用基于多孔材料的薄膜來吸附分離二氧化碳具有操作簡便、高效環保的特點，然而膜材料自身吸附選擇性差、易老化等問題一直阻礙著相關工業技術的發展。以多孔有機骨架（POFs）膜為例，POFs的孔徑相對較大，并且目前制備連續無缺陷膜的技術依然不成熟，致使POF基膜材料的氣體分離性能大打折扣。針對大孔的問題，研究人員開發了苯并咪唑單元連接的有機多孔聚合物（BILPs），這類POFs的孔徑相對狹小，不僅更易于吸收二氧化碳，而且熱和化學穩定性也非常好。但是BILPs不溶于大多數溶劑，使得制備BILPs基薄膜變得極具挑戰性。荷蘭代爾夫特理工大學的Jorge Gascon課題組利用室溫界面聚合（IP）的方法成功制備了無缺陷的BILPs薄膜（BILP-101x），并且這一薄膜在氫氣/二氧化碳分離方面表現出優異的性能。2018年9月21日，相關成果以題為“Facile manufacture of porous organic framework membranes for precombustion CO2 capture”在線發表在Science Advances上。
展開 全球碳捕集與封存研究院：CCUS樞紐建設的優缺點
Carbon Peak and Carbon Neutrality
引言
作為“雙碳戰略”重要組成部分的CCUS為政府和工業界提供了重要的機會。近年來，幾十個新的CCUS項目處于正在建設或規劃中，越來越多的國家提供了成熟的政策支持。據全球碳捕集與封存研究院（Global CCS Institute）研究成果顯示，一個有效的政策解決方案是支持CCUS網絡和樞紐的形成。在此環境下，排放者、監管機構和CCUS樞紐開發人員合作，建立共享的基礎設施，實現規模經濟，并在一個新的工業價值鏈中開發實際可行的商業模式。隨著這些CCUS樞紐的發展，正在把越來越多的CCUS項目變成一個可擴展的現實。
展開 碳捕集技術的應用領域有哪些？
碳儲存（Storage）：
如果二氧化碳無法有效利用，它可以被安全地儲存起來，以防止其進入大氣并導致氣候變化。碳儲存通常通過將二氧化碳氣體注入地下儲存層來實現，例如地下鹽水層、油氣田或巖石地層。這些地下儲存層可以安全地封存和儲存大量的二氧化碳氣體，以減少其對大氣的排放。
02
碳捕集的分類
1. 燃煤電廠碳捕集：
燃煤電廠是二氧化碳排放的主要來源之一。為了減少排放并捕集二氧化碳，一種常見的技術是使用煤氣化過程，將煤轉化為氣體燃料，然后進行碳捕集和分離。這些捕集到的二氧化碳可以進一步進行利用或儲存，以減少對大氣的排放。
2. 鋼鐵工業碳捕集：
鋼鐵工業也是一個重要的碳排放行業。碳捕集技術可以應用于煉鐵過程中的高爐和轉爐等設備，以捕集和分離產生的二氧化碳。通過使用吸附劑或化學反應物質，二氧化碳可以從高爐煤氣或爐底氣中分離出來，從而減少鋼鐵工業的碳排放。
3. 水泥工業碳捕集：
水泥生產過程也會產生大量的二氧化碳排放。碳捕集技術可以應用于水泥廠中的煅燒過程，以捕集和回收煅燒排放的二氧化碳。通過在煅燒爐中添加碳捕集劑或采用其他化學反應方法，可以將二氧化碳從煙氣中分離出來，并進行后續處理。
4. 生物質能源碳捕集：
生物質能源，如木材和植物廢料，也可以通過燃燒產生二氧化碳排放。
展開 
CCUS技術與設計：應用燃煤電廠萬噸級碳捕集工程設計與運行
1 工藝路線
1.1 碳捕集技術分類
碳捕集技術可分為以整體煤氣化聯合循環（IGCC）為代表的燃燒前捕集、以富氧燃燒為代表的燃燒中捕集和以化學吸收法為代表的燃燒后捕集3種[10]。燃燒前捕集主要運用于IGCC系統中,該技術捕集系統小、能耗低,然而其投資成本太高且可靠性還有待提高,富氧燃燒面臨的最大難題是制氧技術投資大、整體能耗高[11],這2種技術均僅適用于新建鍋爐,而我國燃煤發電機組已基本飽和,此2種技術實施機會較小。
燃燒后捕集即在燃燒排放的煙氣中捕集CO2,該技術對鍋爐燃燒及發電主系統沒有影響,既適用于新建機組也適用于老機組改造,應用范圍廣闊。燃燒后捕集也有多種,主要為溶劑吸收法、吸附法、膜分離法、生物法等[12,13,14,15,16,17]。其中,吸附法適用于原料氣中CO2分壓較高或溫度較高且宜于進行壓力或溫度變換的場合,膜分離法和生物法目前處于試驗階段,技術尚不成熟。相較而言,化學溶劑吸收法已在化工行業應用幾十年,技術最為成熟,應用也最為廣泛。在化學吸收法中,有機胺由于具有較高的二氧化碳分離能力和較低的蒸發壓,且成本低廉,可以循環利用等優勢,已成為當前最常用的碳捕集吸收劑,目前已在大型煤電機組碳捕集工業裝置中得到應用。
1.2 碳捕集技術路線選擇
本工程依托的2臺1 000 MW機組采用超超臨界燃煤鍋爐,故IGCC和富氧燃燒技術均不適合,只能采用后捕集技術?？紤]到燃煤機組排煙中CO2體積分數低（8%~15%）,故選擇性低的物理吸收法選不適用。由于燃煤鍋爐煙氣流量大且近乎常壓（0~200 Pa）,若對煙氣進行壓力變換需要耗費巨大的能量,故不宜選用變壓吸附法。
展開 CCUS新技術--礦化：跟我一起探索碳捕集利用與封存方向的突破性技術！
解決方案
在與客戶討論后，豪瑞集團成員 LafargeHolcim Morocco 提供了 5,000 噸 ECOPlanet，這是世界上范圍最廣的綠色水泥，碳排放量至少減少 30%，性能同樣出色。
“客戶需要一種耐用的水泥，即使在海洋環境中也能承受。此外，客戶的目標是獲得 LEED 和 HQE 認證，因此廠家建議使用 ECOPlanet 綠色水泥，其 CO 2含量可降低 30% 以上，而且性能不會受到影響?！?結果
得益于 ECOPlanet，迄今為止，Mohammed VI Tower 的建設已經減少了 1,000 噸 CO 2（與參考 OPC 相比），排放量減少了 32%。ECOPlanet 已用于該項目大部分基礎設施的建設，提供了更低的碳足跡和更高的性能。
建成后，該塔樓將擁有 55 層樓，包括豪華酒店、辦公室、高端公寓和頂部的觀景臺，所有這些都可通過 40 部獨立電梯中的一部抵達。它還將成為布爾格雷格河谷開發項目的高潮，而該項目又是拉巴特項目的主要部分，拉巴特已正式成為非洲文化之都。這包括主要的結構性城市計劃，包括拉巴特大劇院和藝術與文化之家。
文章來源：碳中和學習與實踐
展開 2026第四屆上海國際碳捕集技術展覽會暨中國CCUS技術發展論壇
<p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(34, 34, 34);">2026第四屆上海國際碳捕集技術展覽會暨中國CCUS技術發展論壇</span></p><p class="ql-align-justify">時間：2026年4月13-15日</p><p>地點：上海新國際博覽中心</p><p class="ql-align-justify">展會介紹：</p><p>中國作為全球最大 CCUS 需求市場，正迎來碳捕集技術工業化與商業化爆發期！上海國際碳捕集技術展覽會暨中國 CCUS 技術發展論壇自2021 年創辦以來，已成為亞洲權威行業盛會。匯聚了設備、材料、應用、科研機構、工程服務等知名國內外企業，同期舉辦中國 CCUS 技術發展論壇并發布了權威的行業發展報告，同期舉辦 CCUS 專題路演、碳中和大會等，展會及活動吸引了美國、日本、韓國、澳大利亞、東南亞等 10 多個國家和國</p><p>內行業人士參與，現場人氣滿滿，參展商達成了眾多的合作，滿意度高達 98%。顯示了 CCUS 行業的勃勃生機與廣闊的發展前景。</p><p>2026 年 4 月 13-15 日，上海國際碳捕集技術展覽會將再度登陸上海新國際博覽中心 , 以 “CCUS 科技，捕捉低碳未來” 為主題，打造集技術展示、政策研討、資本對接于一體的國際平臺，助力“雙<span style="color: rgb(34, 34, 34);">碳”目標加速實現！
展開 CCUS新技術：我國碳捕集利用與封存技術發展研究丨中國工程科學
CO2 捕集技術指利用吸收、吸附、膜分離、低溫分餾、富氧燃燒等方式將不同排放源的 CO2 進行分離和富集的過程，是 CCUS 技術發展的基礎和前提?，F階段，我國第一代捕集技術研究取得了顯著進展，大部分技術已從概念或基礎研究階段發展到工業示范水平，部分技術已經具備商業化應用能力，但大規模系統集成優化缺乏工程經驗；第二代捕集技術處于實驗室研發或小試階段。我國燃燒前捕集技術發展比較成熟，整體上處于工業示范階段，與國際先進水平同步；燃燒后捕集技術處于中試或工業示范階段，相比國際先進水平發展有所滯后，特別是對于目前 CO2 捕集潛力最大的燃燒后化學吸收法，國際上已經處于商業化應用階段，我國仍停留在工業示范階段。富氧燃燒技術方面國內外均處于中試階段，整體發展較為緩慢，尤其是增壓富氧燃燒技術仍處于基礎研究階段。隨著第二代低成本捕集技術的不斷發展成熟，成本與能耗將明顯低于第一代捕集技術；為了進一步降低 CO2 捕集成本，捕集技術的代際更替應加快推進。
運輸指將捕集的 CO2 運送到可利用或封存場地的過程，主要包括罐車、船舶、管道運輸等方式。通常小規模和短距離運輸考慮選用罐車，長距離規模化運輸或 CCUS 產業集群優先考慮管道運輸。在我國，罐車和船舶運輸技術都已開展商業應用，與國際先進水平同步，而輸送潛力最大的管道運輸技術剛開展相關示范，相比處于商業應用階段的國際水平差距顯著。
CO2 生物與化工利用技術指利用 CO2 的不同理化特征，生產具有商業價值的產品并實現減排的過程。國內外技術發展水平基本同步，整體上處于工業示范階段。
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