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干法脱酸方法与碳减排
2021-05-11
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       为落实习近平总书记关于二氧化碳减排的碳达峰、碳中和“30/60”目标,需要全社会共同努力。工业生产过程二氧化碳排放来自水泥、石灰、钢铁和电石生产过程中的化学反应或物理变化过程(能源活动除外)2019年国年石灰产量3亿吨,占世界总产量的70.75%。根据中国建筑材料联合会发布《中国建筑材料工业碳排放报告(2020 年度)》:2020 年水泥、石灰行业的二氧化碳排放量分别位居建材行业前两位,排放量分别同比上升1.8%和14.3%。2020 年,水泥工业二氧化碳排放12.3 亿吨,同比上升1.8%,其中煤燃烧排放同比上升0.2%,工业生产过程排放同比上升2.7%。此外,水泥工业的电力消耗可间接折算约合8955 万吨二氧化碳当量。石灰石膏工业二氧化碳排放1.2 亿吨,同比上升14.3%,其中煤燃烧排放同比上升5.5%,工业生产过程排放同比上升16.6%。此外,石灰石膏工业的电力消耗可间接折算约合314 万吨二氧化碳当量。以上合计占国内二氧化碳排放量的20%左右。

石灰生产中,根据脱硫石灰石的质量要求,按照纯度90%计算,每吨石灰煅烧产出二氧化碳~400kg。竖窑烧一吨石灰,大约用140公斤标煤。如果煤的热值是6000大卡,就要增加15%,消耗~160kg,按照含碳量80%计,需排放二氧化碳470kg两者合计CO2的产出率可以达到870kg。

CaCO3=CaO+CO2(g)

MgCO3=MgO+CO2(g)

2C+O2(g)=2CO(g)

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2+SO2(g)=CaSO3+H2O(g)

除建材行业外,石灰还广泛地应用于烟气净化领域。在危废处置行业,当石灰直接用于干法脱酸时,利用率通常在30%以下;在垃圾发电行业,当石灰用于半干法脱酸时,利用率通常在50%左右。按照石灰含量>85%计算,这样折合每脱除一吨二氧化硫需消耗石灰约2.13.5t,合计排放二氧化碳1.8~3.0t

当采用钠基干法脱酸时,以艾尔环保推出的小苏打脱硫剂为例,每脱除一吨二氧化硫需消耗小苏打2.63t,释放二氧化碳1.38t。由于小苏打是苏打为原料与回收的二氧化碳以1:1比例反应制取的,因此实际释放量减少1/2,即释放量为0.69t。

Na2CO3+CO2(g)+H2O=2NaHCO3

2NaHCO3+SO2(g)+1/2O2(g)=Na2SO4+H2O(g)+2CO3(g)

两者比较,可以看出每脱除一吨二氧化硫,钠基干法比钙基干法要减少二氧化碳排放1.1~2.3t。如果加上石灰、消石灰等粉碎等过程中的电力消耗,减排的二氧化碳量将更为显著。

艾尔环保我国城市生活垃圾焚烧厂年实际处理量增长到1.1亿吨以上,按照每吨垃圾焚烧使用消石灰6~10kg估算,年用量约100万吨,如果替换成小苏打干法脱酸,则可每年减排二氧化碳100~200万吨。在危废处置、燃煤发电等行业的烟气净化上,也大量使用了的消石灰。随着对石灰矿山开采、破碎煅烧等设施的环保要求越来越高,更节能环保减排的钠基干法脱酸将在更多的工业场景上得到应用,预计可减少二氧化碳排放数百万吨以上。