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国际碳捕获与存储技术发展

作者:天津亚太恒通钢铁 来源:www. 点击数: 更新时间:2014年09月29 【字体:

  目前,阿拉伯联合酋长国的阿联酋钢铁公司正在参与一项创新且具有发展前景的项目。该项目的目的是每年捕获、再利用和存储该厂的80万吨二氧化碳。该工程计划于2016年完成。该项目旨在通过向环境排放更低的CO2的方式来生产钢铁产品。其主要的方法是捕获钢铁生产过程中的CO2,将其注入油田中以提高原油的采收率,或者将CO2存储。

  阿联酋钢铁公司是中东一家领先的钢铁企业,拥有350万吨钢筋、线材和大型型钢的生产能力。该钢铁公司建于1998年,其生产模式是DRI-EAF路线。2013年11月,阿联酋钢铁公司与阿布扎比国家石油公司(ADNOC)、阿联酋的可再生能源公司三方牵手,共同开展CO2的捕获、利用和存储(CCUS)项目。该项目将投资123亿美元建设CO2压缩设备和50千米的管道,同时将捕获的CO2注入阿布扎比国家石油公司的油田中。

  阿联酋钢铁公司是该项目的重要参与者,在2016年该项目正常运行时,钢铁厂产生的CO2将用来供给该压缩设备。因此,该压缩机装置将建于钢厂周边。据测算,该项目能够每年存储处理高达80万吨的CO2,这些CO2也将提高阿布扎比国家石油公司的原油采收率。

  “CCUS为能源密集型企业提供了一种降低碳排放量的可行技术。”阿联酋钢铁公司的首席执行官表示。通过捕获和存储CO2,阿联酋钢铁公司将成为支持阿布扎比可持续发展的清洁生产标杆。“与之前不同,CO2气体可以被注入地下以提高油气采收率,阿联酋之前是利用过剩的碳氢化合物气体达到这个目的。然而,随着能源需求的增长,CCUS项目将允许阿联酋保留这部分天然气用于国内的电力生产。”

  该项目CO2的处理流程是:阿联酋钢铁公司大约90%的CO2被输送到压缩和脱水设备处,经过压缩处理的纯度在98%的CO2通过50千米的管网输送到陆上油田,最终将CO2注入到油田中以提高原油采收率,并存储在地下。

  国际碳减排面面观

  在世界范围内,其他碳减排技术的研究与开发也是如火如荼,阿联酋钢铁公司的CO2捕获、存储项目是其中之一。

  在欧洲,ULCOS项目(超低二氧化碳炼钢技术研发项目)由15个国家的48个欧洲公司组成。ULCOS项目致力于从根本上减排钢铁生产中50%的CO2。其中,ULCOS项目最有希望成为突破性技术的研究是HIsarna熔融还原工艺。目前,该工艺正在塔塔钢铁位于荷兰艾默伊登的钢铁厂进行试验性作业。预计该工艺每吨粗钢的CO2减排量为20%~25%。在该工艺运行过程中,其产生的洁净的CO2可以被捕获和存储。为了达到减排50%或者更多CO2的目标,该工艺同时也需要CO2捕获和存储技术的支持。

  在日本,COURSE-50项目得到了政府的大力支持,并且在CO2运输、再利用和存储上进行了投资。日本建立了多个长期性的项目,特别是将CO2存储在地下1000米~2000米的岩石结构中。这些存储地点已经在近几次的地震中经过了严格的检测,位于地表的传感器并未发现CO2的泄露。

  在韩国,浦项也实施了一个项目,以研究CO2捕获与存储技术在Finex工艺过程中的适应性。他们对从高炉捕获CO2进行了完整的试验,所使用的技术与ULCOS项目研究的技术类似。

  在澳大利亚,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSRIO)联合博思格钢铁和一钢开展了两个重要项目以减排CO2:一是利用生物质能。该项目使用来源于钢铁生产过程的生物质中的可再生碳。二是通过熔渣的干法制粒回收余热。该项目通过吸收炉渣冷却时的余热减排CO2。这两个项目得到了澳大利亚政府的大力支持。

  在中国台湾,碳捕获与存储联盟由11家公司和机构组成,其中包括中国台湾“中钢”。该联盟现在正在致力于两项主要技术的研究。一个是氧燃料燃烧器技术,该技术主要是通过燃烧不带氮气的气体来使CO2纯净化。目前,化学吸收试验工厂正在寻求进一步减少CO2采集时能源消耗的方法。另一个是研究氧气转炉渣碳化和微藻的固碳技术的学术合作项目。

  前景广阔但仍有长路要走

  这些研究项目都具有减排50%或者更多CO2的潜力。这些研究现在致力于不同生产水平的可能性,从实验室研究到试验性工厂的发展,从示范工程直至最终的商业化实施应用。然而,这些项目的顺利完成需要前期几百万美元的投资。

  未来的几十年内,随着这些资助项目和技术的应用,以及废钢的增长及其在钢铁生产中的运用,CO2的大量减排是可以实现的。根据全球碳捕获与存储协会的研究,钢铁生产使用废钢可以避免70%~80%的碳排放,避免使用铁石造成的碳排放。然而,废钢的可用性还取决于其回收成本是否与铁矿石和焦炭成本相持平。

  国际能源署2013年版的CCS(碳捕集与封存)技术路线图指出,碳捕获与存储技术是低成本减排方案不可分割的一部分。总的CO2捕获和存储量必然逐年增长,预计将从2013年的几千吨增长到2050年的几百万吨,以此来应对CO2减排的挑战。

  钢铁工业已经意识到,无论是使用碳捕获与存储技术还是其他技术,应用技术手段减少对大气的碳排放是必要的。为了实现这个目标,钢铁工业将有相当长的一段路要走。


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