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水泥窯LCR碳中和、減碳技術(shù)

蘇州仕凈科技股份有限公司 · 2021-11-03 14:44

一、行業(yè)現(xiàn)狀分析

水泥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),也構(gòu)成了現(xiàn)代城市建筑的軀干。放眼全球,水泥行業(yè)貢獻(xiàn)了碳排放總量的7%。如果將全球水泥行業(yè)看作一個(gè)國(guó)家,那么它將是僅次于中國(guó)和美國(guó)的第三大碳排放國(guó)。我國(guó)生產(chǎn)全球近六成水泥,水泥行業(yè)碳排放量也逾全球水泥產(chǎn)業(yè)碳排放總量的一半。

2019年全球水泥行業(yè)二氧化碳直接排放量為2.3Gt,約占工業(yè)二氧化碳直接排放總量的27%,約占全球二氧化碳排放總量的7%。(2020年受疫情影響有所下降)

2020年全國(guó)規(guī)模以上企業(yè)水泥產(chǎn)量23.77億噸,其中水泥熟料產(chǎn)量達(dá)到15.79億噸。我國(guó)水泥行業(yè)孰料生產(chǎn)碳排放量約13億噸,約占工業(yè)碳排放總量的20%,約占全國(guó)碳排放總量的13%。水泥行業(yè)的低碳發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)有重要意義。

截止到2020年底,全國(guó)新型干法水泥生產(chǎn)線累計(jì)共有1609條,比2019年增加10條。

二、二氧化碳及其他污染物來源分析

水泥生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放主要源于熟料生產(chǎn)過程,其中石灰石煅燒產(chǎn)生生石灰的過程所排放的二氧化碳,約占全生產(chǎn)過程碳排放總量的55-70%;高溫煅燒過程需要燃燒燃料,因此產(chǎn)生的二氧化碳,約占全生產(chǎn)過程碳排放總量的25-40%。

水泥生產(chǎn)過程中主要污染物還有二氧化硫、氮氧化物、粉塵等。

三、減碳減排技術(shù)分析

水泥行業(yè)碳排放主要來源于熟料生產(chǎn),一噸熟料排放約0.85-0.90噸二氧化碳,其主要原材料是石灰石、砂巖、鋁鐵質(zhì)原料及燃煤。熟料生產(chǎn)中二氧化碳的50-65%來源于不可再生資源石灰石的分解,35%左右來源于燃煤。

現(xiàn)在歐洲及國(guó)內(nèi)認(rèn)為生物燃料直接燃燒技術(shù)可以改善碳排放,但由于燃燒溫度不夠、水泥產(chǎn)線物料平衡及生物能源專業(yè)化運(yùn)營(yíng)不完善等問題,生物燃料只在分解爐(900℃左右)嘗試替代部分化石能源,世界范圍內(nèi)尚未有水泥回轉(zhuǎn)窯生物能源替代燃煤的先例。今后很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi),預(yù)計(jì)難有經(jīng)濟(jì)可行、能大范圍大比例替代石灰石的原材料。

仕凈科技減碳減排技術(shù)(LCR碳中和減排技術(shù))特點(diǎn)

蘇州仕凈科技股份有限公司(證券代碼:301030,以下簡(jiǎn)稱“仕凈科技”)成立于2005年,位于江蘇省蘇州市,注冊(cè)資金10000萬元,現(xiàn)有員工500多人,其中研發(fā)技術(shù)人員超過130人。

仕凈科技近年來長(zhǎng)期關(guān)注水泥光伏鋼鐵汽車等行業(yè),研發(fā)了LCR脫碳(脫氮脫硫)減排一體化系統(tǒng)技術(shù),能提供實(shí)現(xiàn)脫碳的同時(shí)完成脫氮、脫硫、二惡英、粉塵等超低排放的綜合處理裝備。

LCR碳中和減排技術(shù)介紹:

碳中和技術(shù)根據(jù)減排機(jī)理可分為減碳、零碳、負(fù)碳三類:

減碳技術(shù)主要指節(jié)能減排技術(shù),多應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、消費(fèi)、使用過程中高效能、低排放、低能耗、低污染的效果。

零碳技術(shù)主要指(幾乎)零碳排放清潔能源技術(shù),其中包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、零碳制氫、核能等技術(shù),還包含儲(chǔ)能系統(tǒng)的建立及技術(shù)開發(fā)。

負(fù)碳技術(shù)即負(fù)排放技術(shù)(NETs),主要應(yīng)用于從大氣中捕獲、封存、積極利用、處理二氧化碳。負(fù)碳技術(shù)主要分為兩類,一是增加生態(tài)碳匯類技術(shù),利用生物過程增加碳移除,并在森林、土壤或濕地中儲(chǔ)存;二是開發(fā)以降低大氣中碳含量為特征的二氧化碳的捕集、封存、利用、轉(zhuǎn)化等技術(shù)。

仕凈科技擁有長(zhǎng)期廢氣治理的經(jīng)驗(yàn),通過多年研發(fā),篩選各種功能化合物,在經(jīng)過數(shù)千次比較試驗(yàn)與運(yùn)行后,終于選定有效的A、B催化劑。

B催化劑在LCR系統(tǒng)中可產(chǎn)生活潑OH-離子,其與CO2通過如下反應(yīng)可以完成碳中和過程:   

CO2+2OH-=CO32-+H2O CO2+OH-=HCO3-

以煙氣50萬標(biāo)方計(jì),治理5%二氧化碳(約9噸/小時(shí))時(shí),其碳中和為衍生效應(yīng),不額外增加藥劑成本;通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù),這個(gè)過程可以在LCR系統(tǒng)處理系統(tǒng)中,完成CO210%以下二氧化碳捕集及碳中和無需增加脫硝成本,如果處理CO2碳中和成本約每噸二氧化碳≤25元 。上述碳中和過程,主要依靠LCR技術(shù)所用A、B催化劑中的功能性化合物達(dá)成,在LCR吸收系統(tǒng)中即可完成,無需增加后處理工序。

也可以根據(jù)客戶實(shí)際要求,按需定制后處理工序完成60%-80%以上二氧化碳捕集(綜合成本約每噸二氧化碳≤25元),下列過程根據(jù)客戶設(shè)計(jì)需求,流程和設(shè)備可以簡(jiǎn)化:

在定制的后處理工序中,水泥窯煙氣通過LCR吸收塔底部,在吸收塔內(nèi)煙氣中CO2被A、B催化劑吸收形成富液,富液通過泵送至換熱器加熱后,再送到再生塔,在再生塔內(nèi)解析出純度95%以上的二氧化碳,解析后的貧液回到LCR吸收塔循環(huán)使用,從而達(dá)到了較低成本碳中和的效果。

如需定制CO2純化精制系統(tǒng),其過程如下:

二氧化碳?xì)怏w從解析塔頂部引出,經(jīng)冷凝、分水后進(jìn)入壓縮機(jī)三級(jí)壓縮,提升至2.5MPa的高壓氣體,氣體再通過干燥床和吸附床,脫除氣體中的油脂、水分等雜質(zhì),通過冷凍液化系統(tǒng)液化后,分別進(jìn)入工業(yè)級(jí)精餾塔和食品級(jí)精餾塔精餾,得到純度為99.9%以上的工業(yè)級(jí)和純度為99.99%以上的食品級(jí)二氧化碳液體,并通過管道送至儲(chǔ)罐中貯存。

LCR碳中和減排技術(shù)與現(xiàn)有二氧化碳負(fù)排放技術(shù)對(duì)比:

五、Q&A

Q: “煙氣50w標(biāo)方”中煙氣的成分是什么?這里指的是水泥窯排放的煙氣嗎?

A:煙氣是指水泥窯產(chǎn)生煙氣,通常含二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、顆粒物等,少數(shù)產(chǎn)線前端噴氨,還含有逃逸的氨氣;

Q:“5%二氧化碳”指的是煙氣的5%,還是煙氣中全部二氧化碳的5%?

A:“5%”是指煙氣中含有二氧化碳總量的5%;

Q:這套碳中和方案的最終產(chǎn)物是什么?最終產(chǎn)物如何處置?請(qǐng)按標(biāo)準(zhǔn)流程和每種客戶定制方案分別解釋一下(如果不精制液態(tài)CO2,中間產(chǎn)物的氣態(tài)CO2如何處置)?

A:根據(jù)不同工序,產(chǎn)物不同,無后處理工序時(shí),僅靠LCR吸收系統(tǒng),產(chǎn)物為碳酸根離子和碳酸氫根離子,根據(jù)陽(yáng)離子的不同,最終為其對(duì)應(yīng)的鹽,可以資源化利用,如碳酸鈉,碳酸氫鈉,碳酸鎂,碳酸氫鎂等,定制后處理工序但是不含精制系統(tǒng)時(shí),產(chǎn)物為氣態(tài)非高純二氧化碳,可以作為大棚二氧化碳?xì)夥省⑾?、原油開采原料、有機(jī)化工羰基合成原料等資源化利用;定制后處理工序且含精制系統(tǒng)時(shí),產(chǎn)物為高純二氧化碳,直接作為商品出售,例如純度精餾到≥99.9%二氧化碳體積分?jǐn)?shù),即為食品級(jí)二氧化碳。

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