京文
鋼鐵行業(yè)碳減排對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有關(guān)鍵意義，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳中和”承諾的重要主戰(zhàn)場(chǎng)。其中，“二氧化碳捕集”被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)深度碳減排的關(guān)鍵技術(shù)之一。但這一技術(shù)在鋼鐵行業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用的過程中，仍存在高昂的投資和運(yùn)營(yíng)成本等障礙。
緊盯“雙碳”戰(zhàn)略
開發(fā)新一代碳捕集技術(shù)
圍繞鋼鐵行業(yè)巨長(zhǎng)、低成本碳減排需求，中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中冶京誠(chéng)）聚力攻堅(jiān)。中冶京誠(chéng)通過研究發(fā)現(xiàn)，盡管當(dāng)前許多二氧化碳捕集項(xiàng)目展示了技術(shù)的可行性，但項(xiàng)目運(yùn)行的成本仍居高不下，捕集過程還會(huì)帶來額外能耗，進(jìn)而影響整體工藝能效。在實(shí)踐中，中冶京誠(chéng)細(xì)致分析當(dāng)前減碳技術(shù)主要面臨的經(jīng)濟(jì)成本、技術(shù)成熟度及規(guī)模化應(yīng)用等挑戰(zhàn)，考慮可以使用吸附劑、膜材料等新型的捕集材料，同時(shí)改進(jìn)現(xiàn)有的化學(xué)吸收法，進(jìn)而降低二氧化碳捕集的成本和能耗、提高捕集效率，確保經(jīng)濟(jì)性和可行性。
中冶京誠(chéng)聚焦適用于冶金行業(yè)的二氧化碳捕集與利用技術(shù)，針對(duì)化學(xué)吸收法存在的吸收能耗大、吸收劑抗氧化性差、易降解變質(zhì)、腐蝕性強(qiáng)等技術(shù)難題開展研究攻關(guān)。最終，中冶京誠(chéng)開發(fā)出以兩相吸收劑為主吸收劑的新一代二氧化碳捕集技術(shù)。
三大創(chuàng)新亮點(diǎn)
重塑碳捕集技術(shù)優(yōu)勢(shì)
開發(fā)“新型吸收劑”，突破再生能耗技術(shù)瓶頸。中冶京誠(chéng)開發(fā)了基于低能耗、低腐蝕性、高解吸率的相變捕集溶劑。該吸收劑具有黏度小、沸點(diǎn)高的物理性質(zhì)，同時(shí)兼顧二氧化碳高吸收效率和解吸效率的化學(xué)性質(zhì)。該吸收劑吸收二氧化碳以后，可自驅(qū)動(dòng)濃縮分層形成富液以及無需額外能耗的貧液，降低富液水含量，從而降低進(jìn)入再生塔的總液量，減少再生塔尺寸，降低再生能耗。該吸收劑與傳統(tǒng)MEA捕集溶劑相比，二氧化碳的吸收能力提高30%以上，再生能耗降低20%以上。
“級(jí)間冷卻+余熱梯級(jí)利用”，創(chuàng)新集成新型節(jié)能工藝。針對(duì)反應(yīng)設(shè)備成本高、低溫低壓余熱難以利用的技術(shù)問題，中冶京誠(chéng)搭建高性能塔器、節(jié)能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多級(jí)捕集工藝系統(tǒng)耦合；構(gòu)建高效熱傳質(zhì)體系，強(qiáng)化熱、質(zhì)傳遞過程；通過改進(jìn)吸收系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)；增大吸收劑負(fù)荷，降低吸收劑的循環(huán)吸收溶液量，實(shí)現(xiàn)了煙氣二氧化碳高效率、低能耗捕集吸收。
“捕集率”90% ，打造行業(yè)首個(gè)中試裝置。目前，中冶京誠(chéng)打造的千噸級(jí)二氧化碳捕集與液化提純中試裝置已建成投產(chǎn)，是相變吸收技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的首次應(yīng)用。該裝置經(jīng)過3個(gè)月連續(xù)運(yùn)行，二氧化碳捕集率可穩(wěn)定在90%以上，捕集平均再生能耗約2.1GJ/t二氧化碳，比傳統(tǒng)MEA吸收法降低45%左右；捕集后的二氧化碳能夠“變廢為寶”，通過中壓壓縮、吸附、液化和精餾技術(shù)，產(chǎn)出食品級(jí)液體二氧化碳。該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)碳減排的同時(shí)，將二氧化碳資源化，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，更具有現(xiàn)實(shí)操作性。該技術(shù)還可應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)中的高爐、加熱爐、石灰窯等區(qū)域產(chǎn)生的煙氣和燃煤鍋爐煙氣捕集。
布局“CCUS”
領(lǐng)航綠色鋼鐵新征程
二氧化碳捕集與液化提純中試項(xiàng)目旨在貫徹落實(shí)國(guó)家“雙碳”重大戰(zhàn)略決策，深入推進(jìn)鋼鐵行業(yè)環(huán)保降碳技術(shù)創(chuàng)新，構(gòu)建原創(chuàng)技術(shù)策源地。中冶京誠(chéng)通過對(duì)千噸級(jí)二氧化碳捕集與液化提純中試裝置的工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)行能耗、碳減排和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，有利于對(duì)二氧化碳捕集共性技術(shù)以及先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證，進(jìn)一步推動(dòng)二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，為鋼鐵行業(yè)綠色低碳發(fā)展探索有效途徑。
展望未來，中冶京誠(chéng)將繼續(xù)堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，深耕鋼鐵行業(yè)環(huán)保降碳技術(shù)。中冶京誠(chéng)還將積極布局CCUS（碳捕集、利用與封存技術(shù)）領(lǐng)域，不斷探索冶金行業(yè)二氧化碳資源化利用的新途徑，以高附加值碳基材料、化工利用、新型固碳建筑材料等為重點(diǎn)發(fā)展方向，為創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值、推動(dòng)技術(shù)商業(yè)化做出更大貢獻(xiàn)。
圖為中冶京誠(chéng)二氧化碳捕集與液化技術(shù)示范工程現(xiàn)場(chǎng)。 （中冶京誠(chéng) 供圖）
《中國(guó)冶金報(bào)》（2025年01月14日 05版五版）
