水泥窯LCR碳中和、減碳技術

一、行業(yè)現(xiàn)狀分析

水泥行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)，也構成了現(xiàn)代城市建筑的軀干。放眼全球，水泥行業(yè)貢獻了碳排放總量的7%。如果將全球水泥行業(yè)看作一個國家，那么它將是僅次于中國和美國的第三大碳排放國。我國生產(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)量達到15.79億噸。我國水泥行業(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%，約占全國碳排放總量的13%。水泥行業(yè)的低碳發(fā)展對實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標有重要意義。

截止到2020年底，全國新型干法水泥生產(chǎn)線累計共有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)在歐洲及國內(nèi)認為生物燃料直接燃燒技術可以改善碳排放，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)化運營不完善等問題，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)尚未有水泥回轉窯生物能源替代燃煤的先例。今后很長一段時期內(nèi)，預計難有經(jīng)濟可行、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（LCR碳中和減排技術）特點

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

仕凈科技近年來長期關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，能提供實現(xiàn)脫碳的同時完成脫氮、脫硫、二惡英、粉塵等超低排放的綜合處理裝備。

LCR碳中和減排技術介紹：

碳中和技術根據(jù)減排機理可分為減碳、零碳、負碳三類：

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

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

負碳技術即負排放技術（NETs），主要應用于從大氣中捕獲、封存、積極利用、處理二氧化碳。負碳技術主要分為兩類，一是增加生態(tài)碳匯類技術，利用生物過程增加碳移除，并在森林、土壤或濕地中儲存；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、轉化等技術。

仕凈科技擁有長期廢氣治理的經(jīng)驗，通過多年研發(fā)，篩選各種功能化合物，在經(jīng)過數(shù)千次比較試驗與運行后，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通過如下反應可以完成碳中和過程：   

CO₂+2OH^-=CO3^2-+H₂O CO₂+OH-=HCO₃^-

以煙氣50萬標方計，治理5%二氧化碳（約9噸/小時）時，其碳中和為衍生效應，不額外增加藥劑成本；通過調節(jié)工藝參數(shù)，這個過程可以在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技術所用A、B催化劑中的功能性化合物達成，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)客戶設計需求，流程和設備可以簡化：

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，氣體再通過干燥床和吸附床，脫除氣體中的油脂、水分等雜質，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。

LCR碳中和減排技術與現(xiàn)有二氧化碳負排放技術對比：

五、Q&A

Q: “煙氣50w標方”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？請按標準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，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)陽離子的不同，最終為其對應的鹽，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，產(chǎn)物為氣態(tài)非高純二氧化碳，可以作為大棚二氧化碳氣肥、消防、原油開采原料、有機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，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%二氧化碳體積分數(shù)，即為食品級二氧化碳。

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