日本正在直接从燃煤电厂的废气中捕获二氧化碳
日本正在直接从燃煤电厂的废气中捕获二氧化
碳日本正在将碳捕集从实验室转移到烟囱，测试系统旨在直接从燃煤发电厂的废气中提取二氧化碳。在关西电力公司的舞鹤发电站，川崎重工业正在测试在二氧化碳进入大气层之前将其与烟气分离的设备，而其他日本公用事业公司正在准备更大规模的项目，旨在最终将
捕获的碳与运输和地下储存连接起来。该方法不是立即更换所有燃煤电厂，而是试图捕获燃烧过程中产生的二氧化碳的很大一部分，然后将其运送到使用或永久地质储存。
日本的燃煤电厂正在成为碳捕集试验
台最受关注的项目之一是关西电力运营的京都府舞鹤发电站
。川崎重工业已在燃煤设施安装了专门的碳捕集设备，并已开始间歇性测试。该系统旨在将二氧化碳从工厂的废气中分离出来，形成浓缩的碳流，随后可以输送并可能存储在地下
。该项目意义重大，因为它将碳捕集带入了燃煤电厂的实际运行条件。从燃烧废气中捕获二氧化碳与从浓缩的工业处理流中去除二氧化碳在技术上是不同的，因为废气中含有混合气体，必须先进行处理，然后才能分离二氧化碳
。日本将这种技术视为其更广泛的CCUS战略的一个组成部分。
如何从排气中排出二氧化碳
基本概念相对简单。
燃烧煤炭以产生蒸汽和电力。由此产生的烟气中含有二氧化碳以及氮气、水蒸气和其他成分。捕获系统处理这种废气并有选择地去除二氧化碳
。三菱重工开发了另一种重要的日本燃烧后捕获技术，它描述了烟气在进入吸收塔之前进行冷却的过程。溶剂吸收气体中的二氧化碳，然后在再生塔中加热溶剂以释放捕获的二氧化碳
。川崎重工业在舞鹤和横须贺项目中采取了不同的方法。其川崎二氧化碳捕集技术使用固体吸附剂吸收二氧化碳，使用低温蒸汽将其释放。该公司表示，余热可用于产生所需的蒸汽，从而有可能降低捕获的能量需求。
这种能源需求是碳捕集面临的最大挑战之一。
能量惩罚才是真正的工程挑战
捕获碳不仅仅是将过滤器安装到烟囱上的问题
。分离过程需要设备、热能、电力、压缩和其他基础设施。因此，发电厂必须消耗部分能量输出才能运行碳捕集系统
。这就是为什么日本公司将重点放在提高捕获效率和减少再生溶剂或吸附剂所需的能量上。
三菱重工表示，其先进的KM CDR工艺可以捕获目标气流中90％以上的二氧化碳，而其较新的溶剂技术旨在减少再生能量和溶剂降解。
当该技术应用于持续运行的大型燃煤机组时，经济学变得尤为重要。
日本正在建设运输环节，
在发电厂捕获二氧化碳只是第一阶段
。捕获的气体必须经过压缩、液化或以其他方式进行调节，临时储存并运送到利用地点或地质储存地点。
因此，日本正在开发集成的CCUS供应链，而不是将捕获视为一项独立的技术。
例如，J-POWER和九州电力公司正在为长崎松浦市燃煤发电站的共享二氧化碳分离、捕集、液化、临时储存和运输设施进行前端工程设计。两家公司的目标是在2030年代初实现商业化，并正在研究每座工厂每年能够处理约100万吨液化二氧化碳的设施
。该规模显示了日本最终希望该技术的发展方向：从小型演示设备到工业规模的碳管理基础设施。
舞鹤可能成为日本海上碳捕集和封存网络的一部分
舞鹤项目也很重要，因为日本正准备将捕获的二氧化碳转移到发电站以
外的地方。关西电气和川崎重工业计划积累在异地运输捕获的二氧化碳方面的经验，长期目标是将捕获项目与地下储存项目联系起来。该举措有望帮助建立未来在北海道等地开展CCS行动所需的操作知识
。这种方法创建了一个新的产业链：
煤炭燃烧 → 二氧化碳捕获 → 压缩/液化 → 运输 → 海上储存
日本已经在开发该产业链的运输和储存组件。NEDO的CCUS计划包括研究液化二氧化碳的运输以及海底地质
储存。横须贺是又一次重大示威
日本的碳捕集举措不仅限于舞鹤
。JERA和川崎重工业于2025年签署了一份谅解备忘录，在神奈川县的JERA横须贺火力发电站研究CCUS价值链。
两家公司计划到2030年在燃煤电站使用川崎的碳捕集设备进行演示测试。该项目旨在演示从发电厂废气中捕获二氧化碳到有效利用的过程
。横须贺项目特别引人注目，因为JERA将其描述为东京湾燃煤火力发电厂首次计划对二氧化碳捕集设备进行测试。
日本在不忽视煤炭减排的情况下押注碳捕集
日本的方法比简单地通过碳捕集无限期保持燃煤电厂运行更为复杂
。JERA表示，在需求低迷时期，它正在努力减少效率低下的燃煤电厂的运营，并计划在2030财年之前完全停产，同时考虑将氨气共烧和CCUS用于效率更高的电厂。
这意味着碳捕集被定位为涉及可再生能源、火力发电效率、替代燃料和碳储存的更广泛战略的一部分。
对日本来说，这一论点在一定程度上与能源安全有关。该国严重依赖进口能源，并继续使用热发电来维持电力供应的可靠性。
三菱重工正在扩大其捕获设备
规模日本的碳捕集设备行业也在向标准化系统迈进
。三菱重工在2026年8月宣布，它扩大了其二氧化碳MPACT全模块产品系列，推出了一款每年能够捕获多达 45万吨二氧化碳的新型号。早期型号的设计年产能高达70,000吨。
模块化方法旨在使碳捕集装置更容易适应不同的工业排气源，并有可能缩短项目交付时间。
三菱重工更广泛的捕获产品组合已经部署在世界各地的商业设施中。该公司表示，截至2024年9月，已有18家商业工厂采用了其KM CDR流程
。更大的问题是捕获的二氧化碳会怎样
日本战略中最重要的部分可能不是捕获设备本身。
二氧化碳从排气中分离出来后，就需要一个目的地。
一些项目可以使用二氧化碳作为化学品、燃料或其他产品的原料，但利用市场通常比大型发电站的排放量小得多。
因此，对于捕获的数百万吨二氧化碳，永久的地质储存可能至关重要。
日本一直在研究海上存储，因为该国的地理位置为大型存储基础设施提供的土地有限。NEDO现有的苫小牧演示已经涉及向深度约1,000米或以上的海底地质构造注入二氧化碳
。这使得日本的新兴模式不仅仅是一个碳捕集项目。它正在成为一条完整的二氧化碳管理供应链，连接发电厂、捕获技术、液化设施、航运基础设施和海上存储。
为何燃煤电厂演示很重要
舞鹤和横须贺项目将有助于确定碳捕集能否在实际燃煤电厂尾气上可靠运行，同时控制能耗和运营成本。
除了日本以外，这很重要。
如果日本公司能够展示低能耗的捕获系统、可靠的运行以及实用的运输和储存基础设施，那么该技术可能会与煤炭和火力发电仍然是电力系统重要组成部分的其他国家相关。
现在的挑战从 “能捕获二氧化碳吗？”改为 “能否持续、经济地捕获并以百万吨的规模安全运输？”
日本的最新项目正是为了回答这个问题而设计的。
资料来源：
Agar (E406)
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