金峰：海螺水泥窯煙氣二氧化碳捕集純化項(xiàng)目介紹

　　聯(lián)合國氣候部門發(fā)聲：全球變暖形勢(shì)嚴(yán)峻，節(jié)能減排刻不容緩！溫室效應(yīng)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(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字?。作為CO2排放的主要貢獻(xiàn)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(gè)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(duì)水泥行業(yè)碳減排具有引領(lǐng)和示范效應(yīng)，引起全行業(yè)的全行業(yè)的關(guān)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(shù)交流大會(huì)”在安徽蕪湖召開。會(huì)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(xiàng)目簡(jiǎn)介》的主題報(bào)告，向大家詳細(xì)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(xiàng)目全貌圖

　　一、碳捕集示范項(xiàng)目及背景

　　1. 溫室效應(yīng)對(duì)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(yīng)的主要貢獻(xiàn)者。CO2減排是減緩溫室效應(yīng)的主要措施?！栋屠鑵f(xié)定》對(duì)2020年后全球應(yīng)對(duì)氣候變化行動(dòng)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。

　?。?）全球盡快實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放達(dá)到峰值，繼而于本世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。

　　2.世界上煤化工和燃煤電站對(duì)CO2捕集有多年的工業(yè)化實(shí)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(xiàn)者，生產(chǎn)1噸熟料排放CO2   0.86噸，占整個(gè)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(xiàn)。

　　中國碳排放情況：

　　碳排放-海螺水泥的綠色低碳發(fā)展之路：

　?。?）、應(yīng)用余熱發(fā)電技術(shù)，大幅度降低碳排放。2018年海螺集團(tuán)生產(chǎn)線共運(yùn)行了112套余熱發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量達(dá)1399兆瓦，全年累計(jì)發(fā)電82.79億度，相當(dāng)于減排CO2 795萬噸。

　?。?）、大力發(fā)展清潔能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。集團(tuán)公司充分利用太陽能、風(fēng)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(xiàng)目。

　　建成投運(yùn)9個(gè)光伏發(fā)電項(xiàng)目（合計(jì)容量98.68MW）、2個(gè)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目（44MWh）及1個(gè)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目（1.5MW）；建成投運(yùn)32個(gè)水泥窯協(xié)同處置項(xiàng)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(yùn)11個(gè)垃圾發(fā)電項(xiàng)目，年處理垃圾153萬噸，發(fā)電49484萬度。

　　同時(shí)，從全國碳交易市場(chǎng)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)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(duì)水泥行業(yè)碳減排具有引領(lǐng)和示范效應(yīng)。

　　二、碳捕集純化示范項(xiàng)目意義

　　探索經(jīng)驗(yàn)：對(duì)推進(jìn)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(shù)、建設(shè)、運(yùn)行管理方面積累經(jīng)驗(yàn)。

　　引領(lǐng)示范：開創(chuàng)了世界水泥工業(yè)回收利用CO2的先河，標(biāo)志著水泥工業(yè)環(huán)保技術(shù)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(lǐng)和示范作用。

　　海螺集團(tuán)CO2捕集純化示范項(xiàng)目的建設(shè)和投運(yùn),受到廣泛關(guān)注和支持。項(xiàng)目開工建設(shè)以來，共有等8批國際考察組、 31批中央及地方政府機(jī)關(guān)調(diào)研組、41批國內(nèi)外企業(yè)及科研院校到現(xiàn)場(chǎng)考察調(diào)研。

　　安徽省省委書記李錦斌在項(xiàng)目投產(chǎn)后，作出重要批示：碳捕集純化是落實(shí)國家環(huán)保減排戰(zhàn)略的重大舉措，要積極支持海螺集團(tuán)加大推廣應(yīng)用力度，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。同時(shí)，要加強(qiáng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，力推產(chǎn)學(xué)研一體化，堅(jiān)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(shè)作出新的更大貢獻(xiàn)。

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

　　國務(wù)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(jī)關(guān)調(diào)研組蒞臨現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研指導(dǎo)。

　　中國建材聯(lián)合會(huì)、馬鋼集團(tuán)、浙江大學(xué)、人民網(wǎng)等41批國內(nèi)企業(yè)及高校考察組蒞臨現(xiàn)場(chǎng)考察調(diào)研。

　　三、項(xiàng)目概況

　　1、項(xiàng)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(xiàng)目。

　　2、項(xiàng)目規(guī)模：建設(shè)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(jí)產(chǎn)品方案：5.0萬噸/年工業(yè)級(jí)CO2產(chǎn)品（滿足GB/T 6052-2011標(biāo)準(zhǔn)）

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

　　5 工藝技術(shù)方案的調(diào)研考察：水泥窯煙氣CO2捕集純化項(xiàng)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(yàn)可借鑒。

　　海螺集團(tuán)成立項(xiàng)目攻關(guān)組，對(duì)臺(tái)灣臺(tái)泥中試項(xiàng)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(yàn)項(xiàng)目等國內(nèi)外碳捕集技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行了充分調(diào)研和前期技術(shù)論證。

　　作為海螺集團(tuán)重大科技創(chuàng)新課題，采用產(chǎn)學(xué)研合作模式，研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、經(jīng)濟(jì)高效，可得到99.99%的高品質(zhì)級(jí)CO2。

　　6 、 CO2捕集的技術(shù)路線

現(xiàn)有的碳捕集技術(shù)

　　通過國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和碳捕集項(xiàng)目實(shí)地考察及技術(shù)交流，對(duì)CO2捕集技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，同時(shí)結(jié)合水泥窯煙氣量大，成分復(fù)雜、CO2濃度含量低等技術(shù)難點(diǎn)，通過反復(fù)論證，選擇新型化學(xué)吸收法作為碳捕集的核心技術(shù)方案。

　　（1）碳捕集項(xiàng)目工藝流程

　　第一步是CO2捕集過程。水泥窯煙氣通過引風(fēng)機(jī)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(jìn)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?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(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。

海螺CO2捕集純化流程示意圖

　?。?）碳捕集項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新

　　通過組分創(chuàng)新設(shè)計(jì)，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(fù)合有機(jī)胺吸收劑，實(shí)現(xiàn)了水泥窯復(fù)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(yù)處理系統(tǒng)，解決了煙氣洗滌、脫硫、除塵、控溫等多個(gè)物理化學(xué)過程控制的工程技術(shù)問題。

　　集成創(chuàng)新開發(fā)了首臺(tái)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(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了水泥窯煙道氣CO2捕集、純化的工業(yè)化。

　?。?）碳捕集項(xiàng)目成果鑒定

　　CCUS項(xiàng)目共申報(bào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)45項(xiàng)，其中已授權(quán)發(fā)明專利3項(xiàng)，已授權(quán)實(shí)用新型專利8項(xiàng)，已授權(quán)外觀專利1項(xiàng)，軟件著作權(quán)1項(xiàng)；已發(fā)表論文3篇。

　　2019年3月30日，中科高技術(shù)企業(yè)發(fā)展評(píng)價(jià)中心組織有關(guān)專家對(duì)海螺碳捕集示范項(xiàng)目進(jìn)行科技成果評(píng)價(jià)。評(píng)委會(huì)議一致認(rèn)為，該項(xiàng)目具有重大的環(huán)保效益和較強(qiáng)的示范帶動(dòng)作用，CO2捕集純化技術(shù)在水泥行業(yè)開發(fā)與應(yīng)用方面達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

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

　　四、碳捕集示范項(xiàng)目建設(shè)歷程

　　2016年，集團(tuán)批準(zhǔn)立項(xiàng)，組織調(diào)研論證，設(shè)計(jì)指標(biāo)（工業(yè)級(jí)CO2標(biāo)準(zhǔn)：99.5%，食品級(jí)CO2標(biāo)準(zhǔn)：99.9%）；2017年6月，在白馬山水泥廠開工建設(shè)；2018年4月項(xiàng)目開始調(diào)試試生產(chǎn)。

　　項(xiàng)目工程建設(shè)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(dá)99.97%以上，已超工業(yè)級(jí)CO2國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著海螺集團(tuán)建設(shè)的世界首條水泥煙氣二氧化碳捕集純化環(huán)保示范項(xiàng)目成功投運(yùn)。

　　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(xué)理論、化工合成新工藝等領(lǐng)域取得新成就，為CO2在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、精細(xì)化工、消防等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了新的條件和可能。

　　CO2主要用于：

　?。?）工業(yè)化應(yīng)用：碳酸飲料、焊接保護(hù)氣、 滅火器 、干   冰、養(yǎng)護(hù)混凝土

　　（2）農(nóng)業(yè)化應(yīng)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(jī)和有機(jī)化工產(chǎn)品

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

　　1.經(jīng)海螺集團(tuán)黨委擴(kuò)大會(huì)議研究，決定成立CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)組，全面負(fù)責(zé)CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應(yīng)用的研究和推廣工作。

　　2.將《 CO2產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應(yīng)用的研究及推廣》為海螺集團(tuán)科技創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)課題，分設(shè)優(yōu)化運(yùn)營、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化研發(fā)、市場(chǎng)營銷推廣三個(gè)小組，分別負(fù)責(zé)項(xiàng)目的生產(chǎn)成本控制、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化、銷售市場(chǎng)開拓等工作。

　　研究的預(yù)期成果：

　　1.生產(chǎn)和銷售食品級(jí)CO2，開拓碳酸飲料銷售市場(chǎng)

　　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(gè)

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

　　5.申請(qǐng)專利5項(xiàng)；

　　6.實(shí)現(xiàn)資源化利用，取得良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

　　建議：

　　1.嚴(yán)禁開采地下CO2氣體。

　　2.各大水泥企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)積極開展CCUS技術(shù)研究和應(yīng)用，互相探索、分享技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。

　　3.政府出臺(tái)支持CO2減排項(xiàng)目的政策，支持企業(yè)拓展應(yīng)用領(lǐng)域、降低成本和增加效益，鼓勵(lì)企業(yè)主動(dòng)推廣應(yīng)用CCUS項(xiàng)目。