谭方园，李康康，于海，蒋凯琦，韩月衡，王晓龙，翟融融，李玉龙，陈健

（1 清华大学化学工程联合国家重点实验室，北京100084； 2 澳大利亚联邦科学与工业研究组织能源中心，新南威尔士2304； 3 华能清洁能源研究院，北京102209； 4 华北电力大学能源安全和清洁利用北京重点实验室，北京102206）

引 言

当前，由于全球化石燃料的过量使用，大气中二氧化碳（carbon dioxide，CO2）浓度持续上升，因此带来的全球变暖和温室效应已经成为当前必须要面对的问题[1]，研究显示，约33%的碳排放量来自于火力发电厂中化石燃料的燃烧[2]。碳捕集利用与封存技术（carbon capture,utilization and storage，CCUS）被认为是唯一能够大规模减少利用化石燃料碳排放的技术，在2040年时，CCUS 将贡献全球碳累计减排量的13%[3]。

由于电厂烟气中低CO2浓度（4%～12%）的特性，基于胺溶液的燃烧后CO2捕集技术目前在实际工业应用中成为最主要的手段。国内10 万吨级的二氧化碳捕集装置也于2010 年在华能石洞口电厂投入运行，世界上商用百万吨级的集成碳捕集与封存项目已经于2014 年在加拿大Boundary Dam 电站和2017年在美国Petra Nova电厂投入运行[4−5]。

碳捕集技术目前存在的核心壁垒仍然是设备的高投资和运行期间的高能耗，这些问题阻止其技术更广泛和大规模的商业应用。设备运行过程中的主要运行成本来自能耗，占总成本的75%～80%[6−7]，约在35～70 USD/t。其中用于吸收剂加热再生的热能消耗是最主要的组成部分，因此目前大量研究者致力于降低吸收剂的再生能耗，以使碳捕集过程更加经济实用。

除了新型溶剂系统外，通过流程优化的方式来降低显热、潜热也得到了许多关注。……