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福建异型管钢铁-企业CO2的回收与资源化应用探讨

福建异型管钢铁企业CO2的回收与资源化应用探讨 :工业革命前大气中的CO2浓度为270×10-6,2013年大气中的CO2浓度已经达到400×10-6,并且仍以每年0.4%的速度增加。2013年我国排放CO2大约30亿吨,居世界第二,预计2025年我国排放总量将超过美国居世界第一。

CO2的分子量为44g/mol、熔点为-78.46℃、沸点为-56.56℃、气态密度为1.977g/L、液态密度为1.816kg/L,是一种无色、无味、无毒的气体,该气体具有强烈的吸收红外辐射能力,在地球上空形成一层“玻璃”可使地球不断变暖,被称为温室气体。

目前,CO2日益增长的排放使全球气候变暖已成为国际社会必须面对的焦点问题,我国于2009年11月26日公布了控制温室气体排放的行动目标,即到2020年全国单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40%—45%。其中工业生产的减排对我国整个控制温室气体排放的行动目标完成具有重要意义,冶金行业是能源消耗大户,也是工业生产中CO2排放量最大的来源,仅冶金行业的CO2排放量比例就占工业总排放量的30.4%,冶金行业的节能减排工作是整个工业生产过程CO2减排的关键之一,深入研究CO2的回收利用技术已成为钢铁行业节能减排的迫切需求。

钢铁企业CO2的主要来源及回收方法

CO2的来源主要是焦炉、烧结机、带式焙烧机、高炉、转炉、白灰窑、燃气锅炉和加热炉等。尽管钢铁企业通过回收焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气进行综合利用,但最终仍通过燃烧排放到大气中。

焦炉、烧结机、带式焙烧机、高炉、转炉、燃气锅炉和加热炉产生CO2主要来自燃烧,而白灰窑产生CO2来源是转炉煤气燃烧和分解石灰石两部分,其产生的CO2的浓度最高(实测约30%,理论约40%),硫含量最低,回收利用价值最高。

按照理论计算,京唐公司的5座套筒窑年产生CO2100万吨左右。

液相吸收法。液相吸收法可分为物理吸收法和化学吸收法。其中物理法如加压水洗法、低温甲醇洗法和聚乙二醇二甲醚洗法等;化学法如烷基醇胺法(MEA、MDEA)、热钾碱溶液法和氨水法等。

变压吸附法。变压吸附法也可分为物理吸附法和化学吸附法,其中物理吸附法主要用活性碳和活性氧化铝吸附材料等;化学吸附法主要用活性CaO等吸附材料。

变压吸附法比较成熟的技术是西南化工院开发的物理吸附法(PressureSwingAdsorption,简称PSA)工艺。

化学循环燃烧法。化学循环燃烧法主要是通

空气分离/烟气再循环法。空气分离/烟气再循环法就是将燃烧后的尾气再返回燃烧室进行再次燃烧的技术。

膜分离法。膜分离法主要依靠CO2气体与薄膜材料之间的化学或物理作用,使得CO2快速穿过薄膜的技术。

低温液化分离法。低温液化分离法主要分为级联式液化分离法和N2膨胀液化分离法。其中级联式能耗低,设备投资大;N2膨胀液化能耗高,设备投资少。

目前国内CO2回收技术主要有化学吸收法和物理变压吸附法,其中化学吸收法主要应用于尾气CO2浓度(不大于20%)较低的电厂,物理变压吸附法主要应用于CO2浓度(20%—90%)较高的合成氨变化气、石灰窑气、甲醇裂解气等。以上两种方法均可生产工业用CO2。

生产食品级高纯度的CO2回收技术主要是低温液化分离法,其应用于CO2浓度不小于99%的气体,经过处理的CO2纯度可达到99.99%以上(从市场调研情况来看,国内回收CO2成本在300元/吨左右)。