Valmet Carbon Capture pre-treatment
维美德碳捕集预处理
随着各行各业加速脱碳进程，先进的烟气净化解决方案成为关注的焦点。烟气预处理是碳捕集装置成功实施的关键。烟气预处理需要对烟气净化解决方案进行更精细的优化，不仅要确保符合严格的排放标准，还要提高脱碳工艺的效率。
碳捕集预处理技术，主要包括两个方面：
- 有效减少氮氧化物、硫氧化物、粉尘和其他污染物，从而实现碳捕集
- 优化冷却和集成热回收，提高整体碳捕集效率，从而减少溶剂分解和溶剂补充需求
先进的碳捕集预处理
有效的烟气预处理对于碳捕集装置的*佳性能至关重要。维美德预处理技术专注于减少氮氧化物、酸性气体和颗粒物，以及气体冷却和调节。
例如，氮氧化物的去除直接转化为化学吸收过程中溶剂分解的降低，从而减少了溶剂补充的需求。减少颗粒物对于避免工艺设备中沉积至关重要，而酸性气体的减少则降低了工厂的维护需求和相关成本。
预处理工艺适用于各种成分的气流，并根据具体情况进行定制，以达到碳捕集工艺预定的入口条件。
维美德提供交钥匙解决方案，这意味着对系统进行完整的设计和工程设计，以确保系统的功能性和可控性。除了维美德预处理外，碳捕集系统组件也需要工艺冷却。维美德设计并提供量身定制的工艺冷却解决方案，以应对碳捕集工艺所需的负荷和冷却能力的快速变化。
维美德预处理为先进的气体净化和调节提供全面的解决方案，优先考虑工艺效率，促进设备保护，并防止二次排放。
碳捕获始于清洁气体：为何预处理是可靠CCS的隐藏关键
随着二氧化碳捕获规模的扩大，成功越来越取决于预处理环节。
清洁气体：碳捕获的默默无闻的基础
随着碳捕获与封存 (CCS)
从试点阶段走向全面部署，人们的关注点往往集中在捕获化学、压缩、运输和封存方面。但一个关键环节却常常被忽视：烟气质量。
捕获系统——尤其是使用胺基溶剂的系统——对化学成分十分敏感。二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物、颗粒物和重金属等污染物不仅使工艺复杂化，还会损害工艺。即使是符合法律规定的烟气，也可能无法满足碳捕集工艺的需求。
根据我们在多个行业的经验，显而易见：成功的碳捕集并非始于吸收器，而是始于可靠、量身定制的烟气预处理。
仅仅满足排放法规是不够的
以一个典型的垃圾焚烧发电厂或水泥厂为例。其合法排放指标可能是30 mg/Nm³
的SO₂
，200 mg/Nm³
的NOx
。这些排放水平符合欧盟*佳可行技术标准。但对于使用膜电极（MEA
）的捕集厂来说，即使是微量的二氧化硫也会形成热稳定盐，导致溶剂降解并推高运营成本。
碳捕集系统所需的气体比法规要求的要清洁得多——更低的硫氧化物、氮氧化物、颗粒物和热量。这些内部规范远比欧盟工业排放指令（IED
）、大型燃烧电厂（LCP
）*佳可行技术结论或国家许可证等框架规定的排放限值严格得多。虽然这些标准设定了监管基准，但碳捕集需要更清洁的气体才能确保长期稳定性和性能。美国环境标准，例如环境保护署（EPA
）制定的标准，在北美也发挥着类似的作用，提供了一个法律框架，碳捕集系统必须超越这些标准才能可靠运行。
否则，运营商将面临溶剂降解、结垢、停机和成本上升的问题。
预处理涉及哪些方面？
定制化的烟气调节不仅仅是增加额外的设备。它取决于燃料、场地布局、现有设备以及捕集技术的要求。大多数系统都包含一个直接接触冷却器 (DCC) 来冷却和净化气体。DCC
并非新技术，它长期以来被称为烟气洗涤器或冷凝器，自 20
世纪 70
年代以来在斯堪的纳维亚半岛用于回收区域供热的热量。DCC
可以与其他排放控制技术集成，使其功能超越冷却，从而以紧凑、高效的步骤进一步净化烟气。
一个关键的技术驱动因素是硫氧化物 (SOx) 和氮氧化物 (NOx) 等污染物的存在，它们与胺类溶剂形成热稳定盐 (HSS)。这些盐在正常的溶剂再生过程中不会被去除，需要昂贵的回收成本。如果不加以处理，它们会加速溶剂降解、增加腐蚀并增加运营成本。
除了DCC
之外，具体情况需根据现有工厂工艺和排放情况具体分析，但预处理设计始终会影响工厂布局、热流和成本。无论是否考虑，碳捕集预处理和前处理研究中都会考虑这一点。正如往常一样，后期的变更会带来更高的成本。
规划的关键在于将现有工厂和新的碳捕集装置视为一个集成系统，而不是单独的流程。在许多情况下，现有的排放控制设备可以进行优化或升级，从而避免新增系统和不必要的复杂性。
目标是：以*少的设备或能源投入满足捕集规范。许多碳捕集供应商提供精确的烟气规格——预处理是确保实际排放符合这些要求的桥梁。
其优势包括，正确的预处理能够带来切实的价值：
- 保护溶剂，降低溶剂使用量（通常占总运营成本的15-30%）
- 捕集稳定性，使融资和保修成为可能
- 热回收，可满足工艺自身能源需求的10-20%
- 将低品位热能出售给区域供热系统，从而获得收益（通常为90-140欧元/兆瓦时）
- 资金协调，尤其是在需要可持续性协同效益的情况下
在基于溶剂的CCS
系统中，化学品成本是运营费用的重要组成部分。溶剂损失可能占捕集成本的10%。它可以保持溶剂的完整性，减少补充，并减少废物处理。
正如美国能源部国家能源技术实验室所强调的，将热回收集成到二氧化碳捕集系统中，可以将总体能源损失降低高达26%。同样，美国能源协会的报告强调，热集成对于大型碳捕集项目的可行性至关重要，应将其视为核心设计要素，而非事后诸葛亮。
价值展示
在早期项目和工业试验中，通过减少溶剂降解和溶剂回收，定制预处理已帮助将溶剂相关运营成本降低20-30%。同时，通过预处理系统优化热回收——例如将直接接触冷却器与区域供热相结合——可以满足碳捕集工艺10-20%以上的总热需求，具体取决于工艺流程和规模。
这些并非纸上谈兵，而是将预处理作为碳捕集核心设计方案所带来的切实收益。
让热能为您服务
预处理可以保护工艺流程并实现热能回收。
许多电厂的烟气中都含有未开发的热量。包含直接接触冷却器 (DCC)
的预处理系统可以回收原本会流失的低品位热能。这些能量通常可以重新用于：
- 区域供热管网，为附近社区提供有用的热量
- 内部工艺回路，例如锅炉给水预热
- 热泵集成，提高效率并实现更广泛的热能再利用
此类回收的经济价值可能非常可观。在区域供热市场，回收的热能可以出售——根据丹麦（93
欧元/
兆瓦时）、德国（104
欧元/
兆瓦时）和荷兰（144
欧元/
兆瓦时）等国家公开公布的区域供热电价，价格通常在90欧元至140欧元/兆瓦时之间——从而创造直接的收入来源。如果有效整合，每年可为碳捕集项目的价值主张增加数十万欧元。
这些热量还可以抵消捕集过程的部分能源需求，尤其是溶剂再生，而溶剂再生是燃烧后捕集的主要能源消耗环节之一。研究表明，集成良好的系统可将碳捕集的总体能源消耗降低高达 26%，从而更具经济吸引力，并减少二氧化碳净排放量。
这种整合不再是可有可无的，而是理所当然的。在可持续发展目标明确或能源价格压力巨大的地区，能否将 碳捕集与高效的热回收相结合，将直接影响项目的可行性。
预处理不仅仅是一个守门人，更是更广泛能源系统中的热能集成点。
实践经验
烟气预处理不再是可选配件，而是核心设计功能。它不仅影响化学反应，还影响布局、热平衡和整体效率。
- 及早进行预处理规划可避免重新设计和工期延误
- 提前投资烟气特性分析可避免规格过高或设计不足
- 优化现有排放控制措施可减少对新设备的需求
- 集成挑战通常可以通过考虑整个系统（气体、水、热能和控制）来解决
- 及早规划预处理有助于提升性能、资金和长期可靠性
支持法规遵从和满足资金标准与环境协同效益日益紧密相关。正确实施可兼得。碳捕获并非始于吸收器，而是始于清洁、经过处理且稳定的气体。
随着项目规模的扩大，预处理不再是可有可无的，而是基础性的。对于技术提供商、运营商和 EPC
而言，更早的预处理规划意味着更大的价值——在性能、成本和资金方面。
使用业绩
GE Vernova公司位于英国的燃气电厂的烟气碳捕集与储存项目，建成后可实现每年收集两百万吨二氧化碳。维美德在该项目中，提供烟气预处理的主要工艺与设备。
维美德（中国）有限公司烟气处理设备产品销售经理卢晓峰
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