金峰：海螺水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化項目介紹

　　聯(lián)合國氣候部門發(fā)聲：全球變暖形勢嚴峻，節(jié)能減排刻不容緩！溫室效應不斷積累，海平面逐年上升威脅人類家園的可持續(xù)生存。正如我們所知，二氧化碳是造成溫室效應的罪魁禍首之一。作為CO2排放的主要貢獻者，水泥行業(yè)的碳排放情況不容樂觀！據(jù)了解生產(chǎn)1噸熟料排放CO2 0.86噸，占整個CO2排放的5%！

　　為突破行業(yè)在二氧化碳方面的環(huán)保掣肘，海螺水泥近年來不斷加大投入研究碳減排，于蕪湖白馬山水泥廠建成了一套水泥窯煙氣碳捕集純化示范線，開創(chuàng)了世界水泥行業(yè)回收利用CO2的先河，對水泥行業(yè)碳減排具有引領和示范效應，引起全行業(yè)的全行業(yè)的關注。2019年10月29-31日，由中國水泥網(wǎng)主辦的第七屆“中國水泥節(jié)能環(huán)保技術交流大會”在安徽蕪湖召開。會議上海螺水泥白馬山水泥廠金峰帶來《水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化項目簡介》的主題報告，向大家詳細解讀海螺水泥近年來在碳減排方面的創(chuàng)新突破。

CCS示范項目全貌圖

　　一、碳捕集示范項目及背景

　　1. 溫室效應對全球氣候影響巨大，造成海平面上升，影響人類生存，CO2是溫室效應的主要貢獻者。CO2減排是減緩溫室效應的主要措施?！栋屠鑵f(xié)定》對2020年后全球應對氣候變化行動作出安排：

　?。?）把全球平均氣溫較工業(yè)化前水平升高控制在2℃之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃之內(nèi)努力。

　　（2）全球盡快實現(xiàn)溫室氣體排放達到峰值，繼而于本世紀下半葉實現(xiàn)溫室氣體凈零排放。

　　2.世界上煤化工和燃煤電站對CO2捕集有多年的工業(yè)化實例，但水泥行業(yè)尚無先例。

　　3.水泥行業(yè)是CO2排放的主要貢獻者，生產(chǎn)1噸熟料排放CO2   0.86噸，占整個CO2排放的5%。

　　海螺作為水泥行業(yè)大企業(yè)，努力為水泥行業(yè)CO2減排做出積極探索和貢獻。

　　中國碳排放情況：

　　碳排放-海螺水泥的綠色低碳發(fā)展之路：

　　（1）、應用余熱發(fā)電技術，大幅度降低碳排放。2018年海螺集團生產(chǎn)線共運行了112套余熱發(fā)電機組，總裝機容量達1399兆瓦，全年累計發(fā)電82.79億度，相當于減排CO2 795萬噸。

　?。?）、大力發(fā)展清潔能源和循環(huán)經(jīng)濟。集團公司充分利用太陽能、風能等清潔能源，積極推廣水泥窯協(xié)同處置固廢、垃圾焚燒發(fā)電項目。

　　建成投運9個光伏發(fā)電項目（合計容量98.68MW）、2個儲能電站項目（44MWh）及1個風力發(fā)電項目（1.5MW）；建成投運32個水泥窯協(xié)同處置項目，年處理生活垃圾201萬噸、固廢危廢128萬噸、污泥16萬噸；建成投運11個垃圾發(fā)電項目，年處理垃圾153萬噸，發(fā)電49484萬度。

　　同時，從全國碳交易市場看，自2016年以來，海螺碳排放系數(shù)逐年降低，碳減排水平逐年提高。碳交易試點方面，在廣東、重慶兩地區(qū)有8家子公司納入碳交易范疇。自試點交易以來，8家公司在生產(chǎn)中努力降低碳排放，并獲得碳配額盈余。除如期履約外，還累計獲得碳配額交易收益2000萬元。

　　在蕪湖白馬山水泥廠建成了一套水泥窯煙氣碳捕集純化示范線，開創(chuàng)了世界水泥行業(yè)回收利用CO2的先河，對水泥行業(yè)碳減排具有引領和示范效應。

　　二、碳捕集純化示范項目意義

　　探索經(jīng)驗：對推進全國CO2減排具有重要的環(huán)保借鑒作用，為水泥行業(yè)探索低碳綠色發(fā)展在技術、建設、運行管理方面積累經(jīng)驗。

　　引領示范：開創(chuàng)了世界水泥工業(yè)回收利用CO2的先河，標志著水泥工業(yè)環(huán)保技術取得新突破，在全國乃至全球水泥行業(yè)都具有較大的引領和示范作用。

　　海螺集團CO2捕集純化示范項目的建設和投運,受到廣泛關注和支持。項目開工建設以來，共有等8批國際考察組、 31批中央及地方政府機關調(diào)研組、41批國內(nèi)外企業(yè)及科研院校到現(xiàn)場考察調(diào)研。

　　安徽省省委書記李錦斌在項目投產(chǎn)后，作出重要批示：碳捕集純化是落實國家環(huán)保減排戰(zhàn)略的重大舉措，要積極支持海螺集團加大推廣應用力度，發(fā)揮更大的經(jīng)濟社會效益。同時，要加強創(chuàng)新驅(qū)動，力推產(chǎn)學研一體化，堅持在高效智能、綠色環(huán)保上下功夫，不斷為安徽生態(tài)文明建設作出新的更大貢獻。

　　烏茲別克斯坦卡州考察團、國際碳捕獲和存儲知識中心、世界水泥可持續(xù)發(fā)展組織、海德堡集團等8批國際考察組到現(xiàn)場調(diào)研。

　　國務院督查組、中央生態(tài)環(huán)保督查組和工信部等31批政府機關調(diào)研組蒞臨現(xiàn)場調(diào)研指導。

　　中國建材聯(lián)合會、馬鋼集團、浙江大學、人民網(wǎng)等41批國內(nèi)企業(yè)及高?？疾旖M蒞臨現(xiàn)場考察調(diào)研。

　　三、項目概況

　　1、項目名稱：海螺水泥白馬山水泥廠水泥窯煙氣CO2捕集純化（CCS）示范項目。

　　2、項目規(guī)模：建設年產(chǎn)5萬噸工業(yè)CO2（年產(chǎn)3萬噸食品 CO2）的捕集純化生產(chǎn)線。

　　3、工業(yè)級產(chǎn)品方案：5.0萬噸/年工業(yè)級CO2產(chǎn)品（滿足GB/T 6052-2011標準）

　　4、食品級產(chǎn)品方案：3萬噸/年食品級CO2（滿足GB1886.288-2016）

　　5 工藝技術方案的調(diào)研考察：水泥窯煙氣CO2捕集純化項目屬水泥行業(yè)世界首創(chuàng)，國際上在水泥行業(yè)也只是中試階段，無成熟的經(jīng)驗可借鑒。

　　海螺集團成立項目攻關組，對臺灣臺泥中試項目、上海華能、大連石油化工總公司及歐洲挪威水泥廠碳捕集試驗項目等國內(nèi)外碳捕集技術項目進行了充分調(diào)研和前期技術論證。

　　作為海螺集團重大科技創(chuàng)新課題，采用產(chǎn)學研合作模式，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權、經(jīng)濟高效，可得到99.99%的高品質(zhì)級CO2。

　　6 、 CO2捕集的技術路線

現(xiàn)有的碳捕集技術

　　通過國內(nèi)外科研機構和碳捕集項目實地考察及技術交流，對CO2捕集技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了深入細致的研究，同時結合水泥窯煙氣量大，成分復雜、CO2濃度含量低等技術難點，通過反復論證，選擇新型化學吸收法作為碳捕集的核心技術方案。

　?。?）碳捕集項目工藝流程

　　第一步是CO2捕集過程。水泥窯煙氣通過引風機送入脫硫水洗塔底部，分別經(jīng)過水洗降溫、脫硫凈化、二次水洗去除雜質(zhì)后，進入吸收塔底部，在吸收塔內(nèi)煙氣中CO2被吸收劑吸收形成富液，富液通過泵送至換熱器加熱后，再送到解吸塔，在解吸塔內(nèi)解析出純度95%以上的二氧化碳，

　　第二步是CO2純化精制過程。二氧化碳氣體從解析塔頂部引出，經(jīng)冷凝、分水后進入壓縮機三級壓縮，提升至2.5MPa的高壓氣體，氣體再通過脫硫床、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，分別進入工業(yè)級精餾塔和食品級精餾塔精餾，得到純度為99.9%以上的工業(yè)級和純度為99.99%以上的食品級二氧化碳液體，并通過管道送至儲罐中貯存。

海螺CO2捕集純化流程示意圖

　　（2）碳捕集項目技術創(chuàng)新

　　通過組分創(chuàng)新設計，開發(fā)以羥乙基乙二胺（AEEA）為主要成分的低降解、易再生新型復合有機胺吸收劑，實現(xiàn)了水泥窯復雜煙氣CO2的高效、穩(wěn)定吸收和解吸。

　　研發(fā)了適合水泥熟料生產(chǎn)煙道氣控制要求的“三合一”高效多功能塔式煙氣預處理系統(tǒng)，解決了煙氣洗滌、脫硫、除塵、控溫等多個物理化學過程控制的工程技術問題。

　　集成創(chuàng)新開發(fā)了首臺套工業(yè)化水泥窯煙道氣捕集純化系統(tǒng)，解決了水泥窯生產(chǎn)線系統(tǒng)協(xié)同耦合的系列技術問題，實現(xiàn)了水泥窯煙道氣CO2捕集、純化的工業(yè)化。

　?。?）碳捕集項目成果鑒定

　　CCUS項目共申報知識產(chǎn)權45項，其中已授權發(fā)明專利3項，已授權實用新型專利8項，已授權外觀專利1項，軟件著作權1項；已發(fā)表論文3篇。

　　2019年3月30日，中科高技術企業(yè)發(fā)展評價中心組織有關專家對海螺碳捕集示范項目進行科技成果評價。評委會議一致認為，該項目具有重大的環(huán)保效益和較強的示范帶動作用，CO2捕集純化技術在水泥行業(yè)開發(fā)與應用方面達到了國際領先水平。

　　2019年6月22日，中國建筑材料聯(lián)合會組織召開了海螺碳捕集示范項目科技成果鑒定會。鑒定結論：該成果達到了國際領先水平。

　　四、碳捕集示范項目建設歷程

　　2016年，集團批準立項，組織調(diào)研論證，設計指標（工業(yè)級CO2標準：99.5%，食品級CO2標準：99.9%）；2017年6月，在白馬山水泥廠開工建設；2018年4月項目開始調(diào)試試生產(chǎn)。

　　項目工程建設過程縮影

　　首批次液態(tài)二氧化碳成功捕集入罐并銷售，純度達99.97%以上，已超工業(yè)級CO2國家標準，標志著海螺集團建設的世界首條水泥煙氣二氧化碳捕集純化環(huán)保示范項目成功投運。

　　五、 下一步研究方向及建議

　　CO2在常溫下加壓即可液化或固化，是一種潛在的碳資源。隨著綠色化學理論、化工合成新工藝等領域取得新成就，為CO2在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、精細化工、消防等領域的應用創(chuàng)造了新的條件和可能。

　　CO2主要用于：

　?。?）工業(yè)化應用：碳酸飲料、焊接保護氣、 滅火器 、干   冰、養(yǎng)護混凝土

　?。?）農(nóng)業(yè)化應用：植物氣肥

　?。?）油田驅(qū)油和地質(zhì)封存

　?。?）CO2 產(chǎn)品轉(zhuǎn)化：塑料發(fā)泡劑、燃油、超臨界萃取劑、  無機和有機化工產(chǎn)品

　　為積極響應國家綠色低碳發(fā)展理念和貫徹落實省委省政府指示要求，進一步做好世界首條水泥窯煙氣CO2捕集純化項目生產(chǎn)經(jīng)營和CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應用，發(fā)揮更大的政治經(jīng)濟效益。

　　1.經(jīng)海螺集團黨委擴大會議研究，決定成立CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應用領導組，全面負責CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應用的研究和推廣工作。

　　2.將《 CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應用的研究及推廣》為海螺集團科技創(chuàng)新重點專項課題，分設優(yōu)化運營、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化研發(fā)、市場營銷推廣三個小組，分別負責項目的生產(chǎn)成本控制、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化、銷售市場開拓等工作。

　　研究的預期成果：

　　1.生產(chǎn)和銷售食品級CO2，開拓碳酸飲料銷售市場

　　2.建成一條干冰生產(chǎn)系統(tǒng)

　　3. CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化工產(chǎn)品2-3個

　　4.通過CO2捕集提純系統(tǒng)技術優(yōu)化，降低液態(tài)CO2生產(chǎn)能耗13%左右。

　　5.申請專利5項；

　　6.實現(xiàn)資源化利用，取得良好的環(huán)境效益和社會效益。

　　建議：

　　1.嚴禁開采地下CO2氣體。

　　2.各大水泥企業(yè)和科研機構積極開展CCUS技術研究和應用，互相探索、分享技術和管理經(jīng)驗。

　　3.政府出臺支持CO2減排項目的政策，支持企業(yè)拓展應用領域、降低成本和增加效益，鼓勵企業(yè)主動推廣應用CCUS項目。