T/SHJNXH 0014-2025 火力发电厂烟气二氧化碳捕集系统(化学吸收法)能效评价方法

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1. 核心目的

• 为火力发电厂采用​​化学吸收法​​捕集烟气中二氧化碳的系统（CO2 Capture System, CCS）建立一套统一的​​能效评价方法​​。
• 旨在衡量和比较不同捕集系统在捕获单位二氧化碳过程中消耗的能源效率，推动节能降耗。

2. 适用范围

• 主要适用于​​燃煤火力发电厂​​的化学吸收法碳捕集工艺。
• 其他行业如​​钢铁、水泥、燃煤燃气等企业​​的类似工艺可​​参照执行​​。

3. 核心概念与定义

• ​​单位二氧化碳捕集能耗 (ETO):​​ 核心评价指标。指捕集一吨二氧化碳所消耗的各种能源（主要是热能和电能）折算成标准煤的总和。单位为 ​​kgce/tCO₂​​。
• ​​单位二氧化碳捕集热耗 (SEr):​​ 指捕集一吨二氧化碳所消耗的热量（主要来自蒸汽）。单位为 ​​GJ/tCO₂​​。
• ​​单位二氧化碳捕集电耗 (SEe):​​ 指捕集一吨二氧化碳所消耗的电量。单位为 ​​kWh/tCO₂​​。
• ​​化学吸收法:​​ 利用吸收剂（如胺液）在吸收塔与烟气中的CO₂发生化学反应，然后在再生塔（解吸塔）通过加热将CO₂释放出来并富集的方法。
• ​​捕集装置/工艺:​​ 包括吸收塔、解吸塔（再生塔）、换热设备、泵、风机等实现从低浓度CO₂烟气中捕集高浓度CO₂的整套系统。

4. 能效评价体系

• ​​评价依据:​​ 唯一核心指标是​​单位二氧化碳捕集能耗 (ETO)​​。
• ​​评价等级 (三级):​​
  • ​​1级 (先进值):​​ ETO < ​​86 kgce/tCO₂​​
  • ​​2级 (准入值):​​ ​​86 kgce/tCO₂​​ ≤ ETO ≤ ​​106 kgce/tCO₂​​
  • ​​3级 (限定值):​​ ETO > ​​106 kgce/tCO₂​​
• ​​等级设定依据 (注):​​
  • 1级：对应蒸汽耗约 2.3 GJ/tCO₂，电耗约 60 kWh/tCO₂。
  • 2级：对应蒸汽耗约 2.8 GJ/tCO₂，电耗约 85 kWh/tCO₂。
  • 3级：对应蒸汽耗约 3.2 GJ/tCO₂，电耗约 110 kWh/tCO₂。

5. 能耗计算方法

• ​​单位捕集热耗 (SEr) 计算：​​
  • 公式 (1)：冷凝水回用时：SEr = [(Hv - Hc) × Qms] / Qmc
  • 公式 (2)：冷凝水不回用时：SEr = (Hv × Qms) / Qmc
  • SEr: 单位捕集热耗 (GJ/tCO₂)
  • Qms: 进入捕集装置的蒸汽质量流量 (t/h)
  • Hv: 蒸汽入口焓值 (kJ/kg)
  • Hc: 冷凝水出口焓值 (kJ/kg) - 仅公式(1)使用
  • Qmc: 捕集装置CO₂产量 (t/h)
• ​​单位捕集电耗 (SEe) 计算：​​
  • 公式 (3)：有独立计量：SEe = (Wfi - Win) / (T × Qmc)
  • 公式 (4)：无独立计量：SEe = (Emo + Est) / Qmc
  • SEe: 单位捕集电耗 (kWh/tCO₂)
  • Wfi, Win: 测试终止/起始时电表读数 (kWh)
  • T: 测试时间 (h)
  • Emo: 所有电动设备总耗电量 (kWh/h)
  • Est: 其他耗电设备总耗电量 (kWh/h)
  • Qmc: 捕集装置CO₂产量 (t/h)
• ​​单位捕集总能耗 (ETO) 计算：​​
  • 公式 (5)：ETO = SEr* + SEe*
  • ETO: 单位捕集总能耗 (kgce/tCO₂)
  • SEr*: 单位热耗折算的标准煤量 (kgce/tCO₂) - 热值优先实测，否则按附录A系数折算。
  • SEe*: 单位电耗折算的标准煤量 (kgce/tCO₂) - 按附录A系数折算 (0.1229 kgce/kWh)。

6. 能效测试要求与方法

• ​​测试前提:​​
  • 系统完成调试，处于​​正常运行​​状态。
  • 采样点设置规范（入口/出口，平台、孔、位），符合GB/T 16157等标准要求。
  • ​​测试工况:​​ 捕集装置在​​满负荷​​运行状态下，​​进口CO₂浓度稳定​​（波动±10%以内），进入​​稳定工况​​后进行测试。
  • ​​测试时长:​​ 进行​​8小时稳定运行​​数据跟踪，取平均值计算。
• ​​关键测试项目 (详见附录C):​​
  • ​​烟气:​​ 入口流量、入口CO₂浓度（网格法）、出口CO₂浓度（用于计算捕集量和捕集率）。
  • ​​蒸汽:​​ 进入捕集装置前的流量、压力、温度（用于计算焓值Hv）。
  • ​​冷凝水 (若回用):​​ 流量、温度（用于计算焓值Hc）。
  • ​​再生气 (CO₂产品气):​​ 冷却器出口的流量、温度、压力、CO₂浓度（用于计算产量Qmc）。
  • ​​电耗:​​ 捕集系统界区内所有相关用电设备（风机、泵等）的总耗电量（累计8小时）。
• ​​测试仪器与精度:​​ 附录C中详细列出了每个测试项目的位置、仪器要求（如流量计、CO₂分析仪、温度/压力传感器、电能质量分析仪）和精度要求（如±2.5%，±5.0%等）。
• ​​质量控制:​​ 要求测试仪器校准合格且在有效期内，测试条件符合规定，数据采集和分析规范，保证数据的代表性和准确性。

7. 结果应用 (强制性要求)

• ​​现有系统:​​ 能效等级必须​​符合3级（限定值）或以上​​ (ETO ≤ 106 kgce/tCO₂)，否则需采取节能措施改进。
• ​​新建/改扩建系统:​​ 能效等级必须​​符合2级（准入值）或以上​​ (ETO ≤ 106 kgce/tCO₂ 且 ≥ 86 kgce/tCO₂时算2级)。

8. 附录 (重要参考资料)

• ​​附录A (资料性):​​ 各种能源折标准煤参考系数表 (如原煤、原油、天然气、热力、电力等)。
• ​​附录B (资料性):​​ 典型的化学吸收法CO₂捕集工艺流程图。
• ​​附录C (资料性):​​ 详细列出了CO₂捕集系统能效测试的具体项目、测点位置、所需仪器、精度要求和测试方法。是测试实施的核心指导。

9. 其他

• ​​术语定义:​​ 清晰定义了烟气、捕集后烟气、CO₂捕集、化学吸收法、再生塔、捕集装置、捕集工艺等关键术语。
• ​​规范性引用文件:​​ 引用了GB/T 16157, GB/T 32150, GB/T 34060, DL/T 904, HJ 870, HJ 1240等多项国家标准和行业标准作为方法依据。
• ​​参考文献:​​ 列出了22篇相关的国内外文献，包括研究论文、技术报告等，支撑标准的制定。

​​总结来说，该标准为火力发电厂化学吸收法碳捕集系统建立了一套以“单位二氧化碳捕集能耗(ETO)”为核心指标的能效评价体系，规定了具体的能耗计算方法、详细的测试要求与方法、明确的能效等级划分以及强制性的结果应用要求（现有系统需达标3级，新建系统需达标2级），旨在推动该技术的节能降耗发展。附录C（测试方法）和附录A（折标煤系数）是实施该标准的关键技术支撑。​