进入21世纪以后,CO₂过度排放所引发的全球变暖问题,已然成为人类社会所面临的最严峻的挑战之一。世界统计机构公布的最新数据显示,中国已经超越美国成为世界上最大的CO₂排放者。中国电力工业特别是火电行业的CO₂排放占到全国总排放量的40%左右,因此火电行业的CO₂减排问题需要给予重点关注。就火电行业而言,目前比较成熟的CO₂减排方法主要分为三类：提高能源利用效率、CO₂捕集与封存以及低碳燃料替代。这三种减排方法各有优缺点：其中,提高能源利用效率减排效果直接但减排潜力有限；CO₂捕集与封存作为一种新兴的减排技术,因能量消耗巨大、经济代价昂贵,大多数目前仍处在理论完善阶段；低碳燃料替代综合性能良好,但对中国平衡自身的天然气供需关系提出了考验。针对CO₂捕集与封存技术能耗巨大、成本高昂的问题,文章提出一种改进型CO₂分离提纯系统。该系统由深冷分离和精馏提纯两个子系统组成：深冷分离子系统通过增加混合气压力来提高CO₂相变温度,并采用多级分离、多级压缩的方式确保较高的分离率；精馏提纯子系统为连续高压近常温条件下的低温精馏过程。模拟结果显示：改进性系统能将90.4%的CO₂从混合气中分离出来,回收能耗仅为0.452 MJ/kg CO₂,而分离出的CO₂产品纯度高达99.9%,节能效果明显；技术经济性方面,该系统的比投资仅为0.470 M$/（kg·s-1）、回收成本约为14$/t CO₂,经济性能优良。与此同时,为了探讨低碳燃料替代对于中国火电碳减排事业的潜在影响,以2020、2025和2030年为预测年份,创建了基础、积极和深度减排三种情景,进行定量情景分析。结果显示：低碳燃料替代不仅有利于实现中国电力工业能源消费结构的优化及多样化,还能大幅削减火电的CO₂排放量。在深度减排情景下,2030年其最大CO₂减排潜力可达约4.19亿吨,减排成本可控约为10～104$/tCO₂。此外,它还能有效抑制传统污染物如SO2、NOx和烟尘的排放,有助于推动中国火电的环保进程。