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國際碳捕獲與存儲技術發展

作者:天津亞太恒通鋼鐵 來源:www.oumtut.icu 點擊數: 更新時間:2014年09月29 【字體:

  目前,阿拉伯聯合酋長國的阿聯酋鋼鐵公司正在參與一項創新且具有發展前景的項目。該項目的目的是每年捕獲、再利用和存儲該廠的80萬噸二氧化碳。該工程計劃于2016年完成。該項目旨在通過向環境排放更低的CO2的方式來生產鋼鐵產品。其主要的方法是捕獲鋼鐵生產過程中的CO2,將其注入油田中以提高原油的采收率,或者將CO2存儲。

  阿聯酋鋼鐵公司是中東一家領先的鋼鐵企業,擁有350萬噸鋼筋、線材和大型型鋼的生產能力。該鋼鐵公司建于1998年,其生產模式是DRI-EAF路線。2013年11月,阿聯酋鋼鐵公司與阿布扎比國家石油公司(ADNOC)、阿聯酋的可再生能源公司三方牽手,共同開展CO2的捕獲、利用和存儲(CCUS)項目。該項目將投資123億美元建設CO2壓縮設備和50千米的管道,同時將捕獲的CO2注入阿布扎比國家石油公司的油田中。

  阿聯酋鋼鐵公司是該項目的重要參與者,在2016年該項目正常運行時,鋼鐵廠產生的CO2將用來供給該壓縮設備。因此,該壓縮機裝置將建于鋼廠周邊。據測算,該項目能夠每年存儲處理高達80萬噸的CO2,這些CO2也將提高阿布扎比國家石油公司的原油采收率。

  “CCUS為能源密集型企業提供了一種降低碳排放量的可行技術。”阿聯酋鋼鐵公司的首席執行官表示。通過捕獲和存儲CO2,阿聯酋鋼鐵公司將成為支持阿布扎比可持續發展的清潔生產標桿。“與之前不同,CO2氣體可以被注入地下以提高油氣采收率,阿聯酋之前是利用過剩的碳氫化合物氣體達到這個目的。然而,隨著能源需求的增長,CCUS項目將允許阿聯酋保留這部分天然氣用于國內的電力生產。”

  該項目CO2的處理流程是:阿聯酋鋼鐵公司大約90%的CO2被輸送到壓縮和脫水設備處,經過壓縮處理的純度在98%的CO2通過50千米的管網輸送到陸上油田,最終將CO2注入到油田中以提高原油采收率,并存儲在地下。

  國際碳減排面面觀

  在世界范圍內,其他碳減排技術的研究與開發也是如火如荼,阿聯酋鋼鐵公司的CO2捕獲、存儲項目是其中之一。

  在歐洲,ULCOS項目(超低二氧化碳煉鋼技術研發項目)由15個國家的48個歐洲公司組成。ULCOS項目致力于從根本上減排鋼鐵生產中50%的CO2。其中,ULCOS項目最有希望成為突破性技術的研究是HIsarna熔融還原工藝。目前,該工藝正在塔塔鋼鐵位于荷蘭艾默伊登的鋼鐵廠進行試驗性作業。預計該工藝每噸粗鋼的CO2減排量為20%~25%。在該工藝運行過程中,其產生的潔凈的CO2可以被捕獲和存儲。為了達到減排50%或者更多CO2的目標,該工藝同時也需要CO2捕獲和存儲技術的支持。

  在日本,COURSE-50項目得到了政府的大力支持,并且在CO2運輸、再利用和存儲上進行了投資。日本建立了多個長期性的項目,特別是將CO2存儲在地下1000米~2000米的巖石結構中。這些存儲地點已經在近幾次的地震中經過了嚴格的檢測,位于地表的傳感器并未發現CO2的泄露。

  在韓國,浦項也實施了一個項目,以研究CO2捕獲與存儲技術在Finex工藝過程中的適應性。他們對從高爐捕獲CO2進行了完整的試驗,所使用的技術與ULCOS項目研究的技術類似。

  在澳大利亞,澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSRIO)聯合博思格鋼鐵和一鋼開展了兩個重要項目以減排CO2:一是利用生物質能。該項目使用來源于鋼鐵生產過程的生物質中的可再生碳。二是通過熔渣的干法制粒回收余熱。該項目通過吸收爐渣冷卻時的余熱減排CO2。這兩個項目得到了澳大利亞政府的大力支持。

  在中國臺灣,碳捕獲與存儲聯盟由11家公司和機構組成,其中包括中國臺灣“中鋼”。該聯盟現在正在致力于兩項主要技術的研究。一個是氧燃料燃燒器技術,該技術主要是通過燃燒不帶氮氣的氣體來使CO2純凈化。目前,化學吸收試驗工廠正在尋求進一步減少CO2采集時能源消耗的方法。另一個是研究氧氣轉爐渣碳化和微藻的固碳技術的學術合作項目。

  前景廣闊但仍有長路要走

  這些研究項目都具有減排50%或者更多CO2的潛力。這些研究現在致力于不同生產水平的可能性,從實驗室研究到試驗性工廠的發展,從示范工程直至最終的商業化實施應用。然而,這些項目的順利完成需要前期幾百萬美元的投資。

  未來的幾十年內,隨著這些資助項目和技術的應用,以及廢鋼的增長及其在鋼鐵生產中的運用,CO2的大量減排是可以實現的。根據全球碳捕獲與存儲協會的研究,鋼鐵生產使用廢鋼可以避免70%~80%的碳排放,避免使用鐵石造成的碳排放。然而,廢鋼的可用性還取決于其回收成本是否與鐵礦石和焦炭成本相持平。

  國際能源署2013年版的CCS(碳捕集與封存)技術路線圖指出,碳捕獲與存儲技術是低成本減排方案不可分割的一部分。總的CO2捕獲和存儲量必然逐年增長,預計將從2013年的幾千噸增長到2050年的幾百萬噸,以此來應對CO2減排的挑戰。

  鋼鐵工業已經意識到,無論是使用碳捕獲與存儲技術還是其他技術,應用技術手段減少對大氣的碳排放是必要的。為了實現這個目標,鋼鐵工業將有相當長的一段路要走。


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