重点行业碳捕集技术应用现状、挑战与对策

碳捕集技术应用现状

碳捕集是实现温室气体减排的重要技术手段，在电力、钢铁、水泥、化工等重点行业深度脱碳中具有可行性。主流技术包括化学吸收法、固体吸附法、膜分离法和全氧燃烧技术，已在多个领域展开应用。化学吸收法应用最广泛，适用于电力、石化、钢铁等行业。针对不同CO2浓度，石化和钢铁行业分别采用压缩液化-低温精馏和化学吸收-固体吸附耦合方法进行碳捕集。

CCUS文献热点分析

通过文献计量分析，CCUS相关研究呈逐年上涨趋势，中国是相关发文量最大的国家。关键词分析表明，碳捕集在应对气候变化和推进碳中和目标中占据关键位置，并与多个前沿领域紧密交叉。

重点行业碳捕集技术及应用现状

• 燃煤电厂：主要采用化学吸收法进行燃烧后捕集，单个项目年碳捕集量已提升至百万t。技术突破包括新型吸收剂的中试放大与工程验证，以及大型捕集设备的优化。
• 石油化工行业：中低浓度CO2捕集采用化学吸收法、固体吸附法和膜分离法，高浓度碳源采用压缩液化-低温精馏技术。目前，石化领域能实现工业应用的碳捕集方法主要有压缩液化-低温精馏和化学吸收法。
• 钢铁行业：碳排放具有多点源特征，主要采用化学吸收法和固体吸附法。Emirates钢铁公司项目是目前唯一实现全流程商业化运行的钢铁行业CCUS项目，采用化学吸收法对高炉煤气进行捕集，并将CO2用于油田驱油。
• 水泥行业：原料中碳酸盐分解产生的碳排放量占行业总排放量的60%。技术主要有燃烧后捕集（化学吸收法和钙循环法）和全氧燃烧法。青州中联水泥有限公司项目是全氧燃烧耦合碳捕集技术在全球水泥行业的首次大规模应用，项目单位碳捕集能耗和运行成本降低了25%以上。

重点行业碳捕集面临的挑战与对策

• 碳捕集投资运行成本高：可通过改进捕集设备、开发新型化学吸收剂、开发预处理系统等方面进行研究。
• 吸收剂性能有待提升：应加快研发新型高效吸收剂与智能配胺技术，以大幅降低再生能耗并提升对烟气波动的适应性。
• 满足多元化捕集技术需求：针对钢铁行业，建议研发新型碳捕集耦合余热回收利用工艺模型和智能配胺技术；针对石化行业，研发与石化工艺相匹配的碳捕集工艺。

结论与建议

• 行业碳捕集技术呈现差异化发展路径。
• 碳捕集技术的高成本制约规模化应用。
• 变工况条件对吸收剂性能提出了更高要求。
• 碳捕集设备空间优化需求显著。

建议碳捕集技术的发展需依托顶层设计的系统性布局、技术创新、数字赋能和跨行业产业集群，以实现“双碳”目标。