单位文秘网 2020-07-10 14:22:36 点击: 次
欧美水泥工业碳捕获与碳封存最新研究进展
1、前言 自 1994 年《联合国气候变化框架公约》正式生效后,全球正式进入低碳减排时代。2015 年 12月通过的《巴黎协定》是继《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》之后,人类历史上应对气候变化的第三个里程碑式的国际法律文件,将为 2020 年后全球应对气候变化行动做出安排。我国“十三五”期间,单位国内生产总值二氧碳排放和单位国内生产总值能耗将分别下降 18%和15%,非化石能源占一次能源消费比重将提高至 15%,于 2017 年启动碳交易市场,逐步削减氢氟碳化物的生产和消费。还将推进交通运输低碳发展,加强标准化、现代化运输装备和节能环保运输工具推广应用。
图 图 1 1
0 2030 年和 0 2050 年美国水泥、钢铁和化工行业 CO 2 2 减排量和 S CCS 在减排中贡献的份额
图 图 2 2
S CCS 流程 模拟总图
二、碳排放相关的法律法规(一)、国际碳排放相关的政策法规 1、国际公约《联合国气候变化框架公约》2、国际自愿减排机制(二)、欧盟碳排放贸易机制(EU-ETS)(三)、英国《气候变化法案》(四)、法国“碳关税”(五)、美国《清洁能源安全法案》(六)、日本《阻止全球变暖措施指南》(七)、我国相关法规和政策 1、我国应对气候变化国家方案 2、节约能源法及可再生能源法 3、关于发展低碳经济的指导意见 三、现有的二氧化碳减排措施 (一)、提高能耗效率 1、普通预热器窑改扩建成预分解窑 2、预热器改性 3、高效熟料冷却技术 4、余热回收(WHR)5、富氧燃烧技术 6、升级工厂自动化控制系统 7、使用立磨(VRM)和辊压机(HPGR)8、其他(二)、 替代燃料的应用表 表 1 不同国家或地区的替代燃料的替代率 表 表 2
使用替代燃料对二氧化碳减排的影响 表 表 3
使用替代原料对二氧化碳减排的影响表 4
熟料替代对二氧化碳减排的影响 四、碳捕获
图 图 3
问卷调查结果统计图 图 4
燃烧前捕获工艺流程图 图 5
富氧燃烧技术的原理
图 图 6
全富氧水泥厂配置设计
图 图 7
富氧燃烧水泥厂工艺流程表 5
几种富氧燃烧捕获技术的比较 (1)燃烧后捕获
图 图 8
燃烧后捕获的工艺流程(2)、捕获方法
图9
CO 2 化学吸收捕获的设计原理图 图 10
带化学吸收技术捕获 CO 2 的水泥厂的设计模型(生产线中绿色为 N 2 ,蓝色为 O 2 ,黑色为CO 2 )
图 图 11
挪威 NorcemBrevik 水泥集团 CO 2 捕获工艺图 图 12
膜吸附和分离原理
图 图 13
真空条件下的单级膜系统工艺流程图 图 14
带滞留循环的双级膜系统工艺流程图 图 15 带烟气再循环的 富氧燃烧及燃烧后碳捕获混合系统工艺流程
图 16
挪威碳捕获试验图17
富氧燃烧过程的电能需求图 图 18
非欧洲地区与欧洲全氧燃烧时成本比较
图19
非欧洲地区与欧洲局部富氧燃烧时成本比较
五、碳储存 5.1
地质储存图 图 20
CO 2 地质封存技术
图 图 21
CO 2 注射及强化采油原理图 图 22
CO 2 可能
点 在废油井的跑漏点 5.2
海洋储存图 图 23
二氧化碳的海洋封存图 图 24
液态二氧化碳与海水 的密度比较
图 图 25
挪威 Sleipner 利用海洋产油井进行封存 CO 2 例 的实例 5.3
矿物碳化图 图 26
矿物碳化流程 5.4
工业利用
图27
二氧化碳的工业利用
六、结语 本文介绍了欧洲水泥工业 CO 2 捕获潜在的几种方式的工艺流程和原理,其中燃烧后捕获与全富氧燃烧、烟气循环相结合的方法是较好碳捕获方法,具有较高的捕获效率;共生水泥厂和电厂联合捕获,具有较低的能耗、较低的成本和较高的效率;CO 2 的储存主要以地质储存和海洋储存为主。水泥工业由于 CO 2 的排放量相对较少,可以联合电厂或者石油开采公司,共同完成碳捕获和储存,以节约生产成本,使碳捕获在水泥工业成为可能。随着人们对环保意思的加强,国家宏观政策的施压,水泥企业在不久的将来,一定会真正踏上 CO 2 捕获和储存之路。
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