水泥行业的“碳捕手”——CCUS

由于水泥的生产规模及其生产过程的特点（过程排放），水泥工业被认为是人为CO2排放的主要来源之一，占全球碳排放的8%。高排放行业将要承担更多的碳减排义务，所以水泥产业降碳压力巨大。

碳捕集、利用与封存（CCUS）技术被认为是全球实现减排行动的重要技术途径，也是我国应对气候变化的重要手段。水泥行业流程简单，烟道单一，能够捕获的CO2比例很高，CCUS在水泥行业的应用前景十分广泛。

水泥工业CCUS技术是什么？

CCUS技术是指将工业生产过程中产生的二氧化碳捕集起来，并采取多种措施加以储存，然后投入到新的生产过程加以循环利用，避免其直接排放到大气中的一种技术。

CO2的捕集方式有三大类：燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集。

燃烧前捕集是指在燃料燃烧前将其中的含碳组分分离出来，避免碳燃烧产生二氧化碳气体。

富氧燃烧是采用空气分离等制氧技术，将空气中氮气脱除，直接采用高浓度的氧气来替代空气使用，主要方法为钙循环法。

燃烧后捕集是指在燃烧排放的烟气中捕集CO2，主要方法有：吸收法、吸附法、直接分离等。

水泥排放尾气中的CO2属于低浓度碳源，燃烧后捕集和富氧燃烧是水泥行业CCUS技术应用中较为普遍的方式。

CCUS过程示意图

水泥工业主要的CO2捕获工艺有哪些？

水泥工业主要采用MEA（一乙醇胺）化学吸收法、纯氧燃烧法、冷却氨水法、膜分离法、分体式钙循环法和集成式钙循环法6种CO2捕获工艺流程。

1.MEA化学吸收法CO2捕获是一种燃烧后捕获技术，采用MEA溶剂从烟气中吸收CO2。

2.纯氧燃烧法主要是由氧气与回收CO2混合组成的氧化剂进行的，以产生一种富含CO2的烟气，从而能够相对容易地用CO2净化装置（CPU）进行净化。

3.冷却氨水法（CAP）CO2捕获是基于吸收法的燃烧后捕获技术，其中使用冷却的氨水作为溶剂从烟气中除去CO2。

4.膜分离法是指在一定的条件下，通过膜对气体的渗透有选择性地将CO2分离出来。

5.钙循环技术是以可逆碳化反应为基础，利用CaO与CaCO3的相互转化来分离烟气中的CO2。

6.集成式钙循环法只适合回转窑煅烧系统，不适合采用流化床的烧成系统。

国内水泥行业CCUS项目发展现状如何？

CCUS技术未来减排潜力较大，是水泥行业实现降碳的重要手段，但受限于当下技术成熟水平和技术成本，目前国内水泥行业的CCUS应用仍处于初期示范阶段。

中国科协科普部

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