水泥行業(yè)的“碳捕手”——CCUS

由于水泥的生產(chǎn)規(guī)模及其生產(chǎn)過程的特點（過程排放），水泥工業(yè)被認為是人為CO2排放的主要來源之一，占全球碳排放的8%。高排放行業(yè)將要承擔(dān)更多的碳減排義務(wù)，所以水泥產(chǎn)業(yè)降碳壓力巨大。

碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)被認為是全球?qū)崿F(xiàn)減排行動的重要技術(shù)途徑，也是我國應(yīng)對氣候變化的重要手段。水泥行業(yè)流程簡單，煙道單一，能夠捕獲的CO2比例很高，CCUS在水泥行業(yè)的應(yīng)用前景十分廣泛。

水泥工業(yè)CCUS技術(shù)是什么？

CCUS技術(shù)是指將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳捕集起來，并采取多種措施加以儲存，然后投入到新的生產(chǎn)過程加以循環(huán)利用，避免其直接排放到大氣中的一種技術(shù)。

CO2的捕集方式有三大類：燃燒前捕集、富氧燃燒和燃燒后捕集。

燃燒前捕集是指在燃料燃燒前將其中的含碳組分分離出來，避免碳燃燒產(chǎn)生二氧化碳氣體。

富氧燃燒是采用空氣分離等制氧技術(shù)，將空氣中氮氣脫除，直接采用高濃度的氧氣來替代空氣使用，主要方法為鈣循環(huán)法。

燃燒后捕集是指在燃燒排放的煙氣中捕集CO2，主要方法有：吸收法、吸附法、直接分離等。

水泥排放尾氣中的CO2屬于低濃度碳源，燃燒后捕集和富氧燃燒是水泥行業(yè)CCUS技術(shù)應(yīng)用中較為普遍的方式。

CCUS過程示意圖

水泥工業(yè)主要的CO2捕獲工藝有哪些？

水泥工業(yè)主要采用MEA（一乙醇胺）化學(xué)吸收法、純氧燃燒法、冷卻氨水法、膜分離法、分體式鈣循環(huán)法和集成式鈣循環(huán)法6種CO2捕獲工藝流程。

1.MEA化學(xué)吸收法CO2捕獲是一種燃燒后捕獲技術(shù)，采用MEA溶劑從煙氣中吸收CO2。

2.純氧燃燒法主要是由氧氣與回收CO2混合組成的氧化劑進行的，以產(chǎn)生一種富含CO2的煙氣，從而能夠相對容易地用CO2凈化裝置（CPU）進行凈化。

3.冷卻氨水法（CAP）CO2捕獲是基于吸收法的燃燒后捕獲技術(shù)，其中使用冷卻的氨水作為溶劑從煙氣中除去CO2。

4.膜分離法是指在一定的條件下，通過膜對氣體的滲透有選擇性地將CO2分離出來。

5.鈣循環(huán)技術(shù)是以可逆碳化反應(yīng)為基礎(chǔ)，利用CaO與CaCO3的相互轉(zhuǎn)化來分離煙氣中的CO2。

6.集成式鈣循環(huán)法只適合回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)，不適合采用流化床的燒成系統(tǒng)。

國內(nèi)水泥行業(yè)CCUS項目發(fā)展現(xiàn)狀如何？

CCUS技術(shù)未來減排潛力較大，是水泥行業(yè)實現(xiàn)降碳的重要手段，但受限于當下技術(shù)成熟水平和技術(shù)成本，目前國內(nèi)水泥行業(yè)的CCUS應(yīng)用仍處于初期示范階段。

中國科協(xié)科普部

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