当前,全球气候变化问题日益严峻,CO2排放已成为全球关注的重点。2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布:中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确提出要加快推动绿色低碳发展。《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》提出要发展二氧化碳捕集、利用和储存技术。
钢铁工业是基础产业,是资源、能源密集型产业,同时也是二氧化碳排放大户,据统计,钢铁行业占我国碳排放总量的15%,是纳入全国碳排放交易市场首批8个重点排放行业之一,是履行国家应对气候变化目标责任的重要组成部分。钢铁行业低碳发展迫在眉睫。在低碳发展路径中,碳捕集、利用和封存是具有大规模温室气体减排潜力的技术。发展碳捕集、利用和封存,是在我国能源结构以煤为主的现实情况下,有效控制温室气体排放的重要举措。其中,CO2捕集主要分为燃烧后捕集、燃烧前捕集以及富氧燃烧捕集三大类,燃烧后捕集技术相对成熟,广泛应用的是化学吸收法,自上世纪九十年代开始,该技术已在钢铁行业研究应用,但由于钢铁行业尾气中二氧化碳浓度较低,一般为18-25%,捕集技术能耗和成本较高,且碳交易推进缓慢,企业实施碳捕集技术积极性不高。
变压吸附法回收石灰窑尾气中二氧化碳技术选取生产炼铁、炼钢用高钙石灰的套筒石灰窑尾气作为原料气气源,除尘脱水后采用变压吸附提浓套筒窑内的CO2组分,然后用低温工艺对二氧化碳进行液化精馏提纯得到工业级CO2气体。该技术的特点是原料气压力和组成相对稳定,使得吸附时间与原料气负荷的关系式大大简化,混合气负荷变化时,吸附时间可自动改变,可保证产品气的质量,CO2纯度可达99%;采用成熟的工艺,工艺简单,设备少,在相同吸附剂体积的前提下冲洗时间较长,可获得较高的二氧化碳回收率,节省投资及占地。
本技术是国家自然科学基金重点项目和国家科技支撑计划项目的科研成果,现已在首钢京唐、泰钢等企业成功应用,急需制定相应的技术规范,在行业内推广先进碳捕集技术。