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燃气锅炉碳捕集技术的模块化应用经济性分析1

燃气锅炉碳捕集技术的模块化应用经济性分析

摘要

本研究报告针对燃气锅炉碳捕集技术的模块化应用经济性展开系统性分析。随着

全球气候变化问题日益严峻，中国提出”双碳”目标，燃气锅炉作为重要的能源转换设备，

其碳排放控制成为关键议题。本报告通过构建模块化碳捕集技术评价体系，结合实际案

例数据，对不同技术路线的经济性进行量化评估。研究表明，模块化碳捕集技术在燃气

锅炉应用中具有显著的成本优势和灵活性，其中化学吸收法在当前技术条件下最具经

济可行性，而膜分离技术则展现出长期发展潜力。报告提出了分阶段实施策略和配套政

策建议，为燃气锅炉碳捕集技术的产业化应用提供理论依据和实践指导。

引言与背景

全球气候变化与碳减排趋势

全球气候变化已成为21世纪人类面临的最严峻挑战之一。根据政府间气候变化专

门委员会(IPCC)第六次评估报告，全球平均气温较工业化前水平已上升约1.1℃，如

不采取有效措施，预计本世纪末将突破2℃的临界阈值。在此背景下，《巴黎协定》确

立了全球温升控制在2℃以内并努力限制在1.5℃以内的目标，各缔约方相继提出碳中

和时间表。欧盟计划2050年实现碳中和，美国重返《巴黎协定》并设定2035年电力部

门无碳排放目标，日本和韩国也相继宣布2050年碳中和愿景。这一全球性趋势推动碳

捕集、利用与封存(CCUS)技术成为关键减排路径。

中国”双碳”目标与能源转型

中国作为全球最大的碳排放国，于2020年9月向国际社会承诺”二氧化碳排放力争

于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的”双碳”目标。这一承诺标志

着中国经济社会发展将迎来全面绿色转型。在能源领域，中国正在构建”清洁低碳、安

全高效”的能源体系，天然气作为过渡能源在能源结构中的比重逐步提升。根据国家能

源局数据，2022年中国天然气消费量达3646亿立方米，同比增长1.1%，其中工业领

域消费占比超过40%。燃气锅炉作为工业供热的重要设备，其碳排放控制成为实现”双

碳”目标的关键环节。

燃气锅炉碳排放特性与减排挑战

燃气锅炉以天然气为主要燃料，其碳排放强度约为0.2kgCO/kWh，显著低于燃煤

锅炉的0.35kgCO/kWh，但仍是重要的碳排放源。据统计，中国工业燃气锅炉保有量

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超过20万台，年排放二氧化碳约2.5亿吨。燃气锅炉具有负荷波动大、启停频繁等特

点，传统碳捕集技术难以适应其运行特性。此外，燃气锅炉烟气中CO浓度较低(通常

为3%8%)，捕集成本较高，技术经济性成为推广应用的主要障碍。因此，开发适用于燃

气锅炉的模块化碳捕集技术，提升经济可行性，成为当前研究的重点方向。

研究概述

研究背景与意义

随着中国”双碳”战略的深入推进，工业领域碳减排压力日益增大。燃气锅炉作为工

业供热的重要设备，其碳排放控制成为亟待解决的问题。传统碳捕集技术多针对大型发

电厂设计，难以适应工业燃气锅炉小规模、分散化的特点。模块化碳捕集技术通过标准

化设计、工厂预制和现场组装，能够有效降低初始投资和运行成本，提高技术适应性。

本研究旨在系统分析燃气锅炉模块化碳捕集技术的经济性，为技术选型和政策制定提

供科学依据，推动工业领域碳减排进程。

研究目标与内容

本研究的主要目标是构建燃气锅炉模块化碳捕集技术经济性评价体系，量化分析

不同技术路线的成本效益，提出优化实施策略。具体研究内容包括：梳理燃气锅炉碳捕

集技术发展现状；分析模块化设计对经济性的影响机制；建立全生命周期成本评价模

型；评估不同技术方案的经济可行性；提出分阶段实施路径和政策建议。通过这些研究

内容，为燃气锅炉碳捕集技术的产业化应用提供理论支撑和实践指导。

研究方法与技术路线

本研究采用多学科交叉的研究方法，结合工程技术、经济学和环境科学理论，构建

系统化的分析框架。技术路线包括：文献调研与案例分析；理论模型构建；数值模拟与

优化；实证数据验证。具体方法包括：全生命周期成本分析(LCCA)、技术经济评价、

敏感性分析、蒙特卡洛模拟等。通过这些方法的综合运用，确保研究结果的科学性和可

靠性。

创新点与局限性

本研究的创新点主要体现在三个方面：一是构