水泥窑LCR碳中和、减碳技术

水泥苏州仕净科技股份有限公司 2021-11-03

仕净科技近年来长期关注水泥光伏钢铁汽车等行业，研发了LCR脱碳(脱氮脱硫)减排一体化系统技术，能提供实现脱碳的同时完成脱氮、脱硫、二恶英、粉尘等超低排放的综合处理装备。

一、行业现状分析

水泥行业是我国国民经济的重要基础产业，也构成了现代城市建筑的躯干。放眼全球，水泥行业贡献了碳排放总量的7%。如果将全球水泥行业看作一个国家，那么它将是仅次于中国和美国的第三大碳排放国。我国生产全球近六成水泥，水泥行业碳排放量也逾全球水泥产业碳排放总量的一半。

2019年全球水泥行业二氧化碳直接排放量为2.3Gt，约占工业二氧化碳直接排放总量的27%，约占全球二氧化碳排放总量的7%。（2020年受疫情影响有所下降）

2020年全国规模以上企业水泥产量23.77亿吨，其中水泥熟料产量达到15.79亿吨。我国水泥行业孰料生产碳排放量约13亿吨，约占工业碳排放总量的20%，约占全国碳排放总量的13%。水泥行业的低碳发展对实现碳达峰、碳中和目标有重要意义。

截止到2020年底，全国新型干法水泥生产线累计共有1609条，比2019年增加10条。

二、二氧化碳及其他污染物来源分析

水泥生产过程中的二氧化碳排放主要源于熟料生产过程，其中石灰石煅烧产生生石灰的过程所排放的二氧化碳，约占全生产过程碳排放总量的55-70%；高温煅烧过程需要燃烧燃料，因此产生的二氧化碳，约占全生产过程碳排放总量的25-40%。

水泥生产过程中主要污染物还有二氧化硫、氮氧化物、粉尘等。

三、减碳减排技术分析

水泥行业碳排放主要来源于熟料生产，一吨熟料排放约0.85-0.90吨二氧化碳，其主要原材料是石灰石、砂岩、铝铁质原料及燃煤。熟料生产中二氧化碳的50-65%来源于不可再生资源石灰石的分解，35%左右来源于燃煤。

现在欧洲及国内认为生物燃料直接燃烧技术可以改善碳排放，但由于燃烧温度不够、水泥产线物料平衡及生物能源专业化运营不完善等问题，生物燃料只在分解炉（900℃左右）尝试替代部分化石能源，世界范围内尚未有水泥回转窑生物能源替代燃煤的先例。今后很长一段时期内，预计难有经济可行、能大范围大比例替代石灰石的原材料。

仕净科技减碳减排技术（LCR碳中和减排技术）特点

苏州仕净科技股份有限公司（证券代码：301030，以下简称“仕净科技”）成立于2005年，位于江苏省苏州市，注册资金10000万元，现有员工500多人，其中研发技术人员超过130人。

LCR碳中和减排技术介绍：

碳中和技术根据减排机理可分为减碳、零碳、负碳三类：

减碳技术主要指节能减排技术，多应用于实现生产、消费、使用过程中高效能、低排放、低能耗、低污染的效果。

零碳技术主要指（几乎）零碳排放清洁能源技术，其中包含风力发电、光伏发电、零碳制氢、核能等技术，还包含储能系统的建立及技术开发。

负碳技术即负排放技术（NETs），主要应用于从大气中捕获、封存、积极利用、处理二氧化碳。负碳技术主要分为两类，一是增加生态碳汇类技术，利用生物过程增加碳移除，并在森林、土壤或湿地中储存；二是开发以降低大气中碳含量为特征的二氧化碳的捕集、封存、利用、转化等技术。

仕净科技拥有长期废气治理的经验，通过多年研发，筛选各种功能化合物，在经过数千次比较试验与运行后，终于选定有效的A、B催化剂。

B催化剂在LCR系统中可产生活泼OH^-离子，其与CO₂通过如下反应可以完成碳中和过程：

CO₂+2OH^-=CO3^2-+H₂O CO₂+OH-=HCO₃^-

以烟气50万标方计，治理5%二氧化碳（约9吨/小时）时，其碳中和为衍生效应，不额外增加药剂成本；通过调节工艺参数，这个过程可以在LCR系统处理系统中，完成CO₂10%以下二氧化碳捕集及碳中和无需增加脱硝成本，如果处理CO₂碳中和成本约每吨二氧化碳≤25元。上述碳中和过程，主要依靠LCR技术所用A、B催化剂中的功能性化合物达成，在LCR吸收系统中即可完成，无需增加后处理工序。

也可以根据客户实际要求，按需定制后处理工序完成60%-80%以上二氧化碳捕集（综合成本约每吨二氧化碳≤25元），下列过程根据客户设计需求，流程和设备可以简化：

在定制的后处理工序中，水泥窑烟气通过LCR吸收塔底部，在吸收塔内烟气中CO₂被A、B催化剂吸收形成富液，富液通过泵送至换热器加热后，再送到再生塔，在再生塔内解析出纯度95%以上的二氧化碳，解析后的贫液回到LCR吸收塔循环使用，从而达到了较低成本碳中和的效果。

如需定制CO₂纯化精制系统，其过程如下：

二氧化碳气体从解析塔顶部引出，经冷凝、分水后进入压缩机三级压缩，提升至2.5MPa的高压气体，气体再通过干燥床和吸附床，脱除气体中的油脂、水分等杂质，通过冷冻液化系统液化后，分别进入工业级精馏塔和食品级精馏塔精馏，得到纯度为99.9%以上的工业级和纯度为99.99%以上的食品级二氧化碳液体，并通过管道送至储罐中贮存。

LCR碳中和减排技术与现有二氧化碳负排放技术对比：

五、Q&A

Q: “烟气50w标方”中烟气的成分是什么？这里指的是水泥窑排放的烟气吗？

A：烟气是指水泥窑产生烟气，通常含二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、颗粒物等，少数产线前端喷氨，还含有逃逸的氨气；

Q：“5%二氧化碳”指的是烟气的5%，还是烟气中全部二氧化碳的5%？

A：“5%”是指烟气中含有二氧化碳总量的5%；

Q：这套碳中和方案的最终产物是什么？最终产物如何处置？请按标准流程和每种客户定制方案分别解释一下（如果不精制液态CO₂，中间产物的气态CO₂如何处置）？

A：根据不同工序，产物不同，无后处理工序时，仅靠LCR吸收系统，产物为碳酸根离子和碳酸氢根离子，根据阳离子的不同，最终为其对应的盐，可以资源化利用，如碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸镁，碳酸氢镁等，定制后处理工序但是不含精制系统时，产物为气态非高纯二氧化碳，可以作为大棚二氧化碳气肥、消防、原油开采原料、有机化工羰基合成原料等资源化利用；定制后处理工序且含精制系统时，产物为高纯二氧化碳，直接作为商品出售，例如纯度精馏到≥99.9%二氧化碳体积分数，即为食品级二氧化碳。