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业界探讨煤化工碳捕集及固废资源化利用新路径
发布日期:2023-11-09     查看次数:83 次


  中化新网讯 11月7日-8日,“双碳”背景下现代煤化工二氧化碳捕集利用技术论坛暨煤基固废资源综合利用产业大会在内蒙古鄂尔多斯市乌审旗举行。业内专家学者和科研院校、企业代表围绕煤矸石、煤泥、粉煤灰、气化灰渣、脱硫石膏等大宗煤基固废资源化利用科技创新,资源综合利用产业链和价值链提升,固废源头减量、资源化综合利用、生态化处置等话题深入探讨,“碳”索绿色解决方案,助力煤化工产业低碳化高质量发展。


  大会开幕式上,乌审旗委书记王健(左),鄂尔多斯市科技局党组书记、局长边东(右)等分别致辞。


  近年来,随着我国能源化工产业快速发展,煤基固废产生量高速增长,不仅数量庞大,企业运输及处置成本较高,填埋储存需要占用大量土地资源,而且其中的组分复杂,对生态环境造成一定影响。国家有关部门相继出台《“十四五”时期“无废城市”建设实施方案》《关于推进大宗固体废弃物综合利用产业集聚发展的通知》《关于深入推进黄河流域工业绿色发展的指导意见》《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》等相关文件,要求降低煤基产业链固体废弃物排放,加强煤基固废处置和综合利用,减少煤基固废资源化利用过程中产生的污染物及二氧化碳排放。


  中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授武强认为,矿业活动产生的固体废物主要为铝硅钙类的聚合物,可制取无煅烧水泥,是实现资源化利用的有效途径。虽然已产业化,但规模化应用还有较大发展空间。


  “煤液化残渣由多环缩合芳烃的沥青类物质组成,与交通领域筑路材料天然沥青的化学成分和性能相近,可通过改性作为公路环保节能材料加以利用,具有极高的经济和社会效益。”交通运输部公路科学研究院研究员夏磊说,他们团队研究开发成功煤液化残渣复合改性剂和煤液化残渣改性沥青,与河北某企业合作建成生产装置,这种煤液化残渣复合改性沥青在宁夏等地公路试用后效果良好,完全满足技术要求,可大规模代替价格较高的SBS改性剂。


  财政部光大蓝天环保科技司首席科学家畅吉庆表示,随着化工、钢铁、煤电、有色金属等行业的发展,工业固体废物产生量持续攀升,每年新增排放量近40亿吨,面临“埋不了、烧不掉、没人要”的尴尬局面。他认为大宗固废资源化利用吃干榨尽的方向是变废为宝。“我们通过超细改性中试,将煤矸石、粉煤灰、脱硫石膏等应用到橡胶电缆、塑料硅胶、土壤改良剂、补强材料等领域。比如在鄂尔多斯用于制备人造土壤、修复盐碱沙荒地,有助于农作物生长。”畅吉庆说。


  畅吉庆的观点得到了鄂尔多斯碳中和研究院院长王明培的印证。据介绍,鄂尔多斯是典型的能源化工资源型城市,将固废综合利用作为八大产业之一,探索资源利用+融合治理的新模式。煤基固废中的碳、铝、硅、锂等元素提取后,打造亿吨级煤基固废荒漠化治理与亿吨级矿井水盐碱地治理基地,改善当地生态环境。未来,鄂尔多斯计划利用3-4年建成500亩示范区域,加快土壤固废修复产业化推广。


  在中国科学院过程工程研究所特聘研究员张建波看来,海量的煤基固废单纯靠一种技术难以彻底解决问题,应综合施策加以资源化利用。针对煤基固废属性以非晶相为主,铝硅含量高,特性差异较大,利用率较低,其中的煤矸石可作为矿井充填、生态修复以及建材,虽已基本实现产业化,但资源化利用尚未突破;高铝粉煤灰材料化提取氧化铝是利用趋势,但受原料、市场限制;煤气化渣高值化、规模化利用也有待突破。他们研究团队研发的物理分选—分散絮凝—高效脱碳气化渣碳灰分离整体技术,高碳渣含量大于80%,碳回收率超过90%,吨成本降至55元左右;开发的气化渣铝硅分质利用技术,通过湿法活化、稀碱重构制取高模数水玻璃,可用于轮胎填料、分子筛和有机硅原料,有望支撑气化渣千万吨级规模化利用增值。


  煤化工是二氧化碳(CO?)排放的主要行业之一,碳捕集利用也成为与会代表关注的焦点。北京化工大学教授张卫东认为,尽管化工行业二氧化碳排放量在工业过程排碳总量的占比不高,但排放强度较大,远高于工业平均水平,亟待寻求绿氢替代煤制氢减碳的新路径。


  针对排放量大、含量5%-20%的低浓度CO?气体捕集,现有的有机胺吸收法能耗较高,业内专家也提出了技术研究思路及成果。南开大学教授陈海军介绍,基于固体吸附剂与连续低温再生工艺,他们开发了可利用低品位热源的CO?吸附材料与连续大风量转轮式新型碳捕集技术,处理量60立方米/小时,通过吸附浓缩,CO?浓度可达60-90%。吨CO?能耗理论仅为1吉焦左右,目前准备开展工程试验。


  浙江大学青山湖能源研究基地博士林志鹏说,他们研发的烷醇胺类两相吸收工艺技术,采用高效吸收剂、高效反应器与低能耗再生,实现低浓度CO?捕集,能耗可降低至2.2吉焦/吨以下,与常规的有机胺法烟气CO?捕集技术相比,投资和运行成本大幅下降。在200标方/小时烟气CO?捕集中试试验的基础上,他们进行工艺系统优化和热整合,目前国内首个万吨级工业示范装置在浙能兰溪电厂建成即将试运行。


  大会除主旨报告外,还设立二氧化碳捕集利用技术和煤基固废资源综合利用两个专题研讨环节,进行广泛深入交流。期间,与会代表深入鄂尔多斯现代煤化工园区和企业,实地考察装置运行及资源综合利用情况。

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