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1、工业窑炉废气回收利用的研究概述随着全球经济的迅猛发展，越来越多的矿物燃料的使用产生的人量温室气体，已引起世界各国的重视。从CO三的排放总量上看，H前我国C02排放量已位居世界第二。2002年，全国能源消费总量15.14亿t标准煤，其中，煤炭占66.3%,石汕占23.5%,天然气占2.6%,水电、核电占7.6%。能源消费以煤为主，环境问题日益突出。2002年,我国煤炭消费量14.2亿t,CO?排放量总量超过40亿t,预计到2025年，排放量可达到100亿t,将居世界第一位。从能源利用效率来看，2000年按现行汇率计
2、算的每百万美元GDP能耗，我国为1274t标准煤，比世界平均水平高2.4倍，比美国、欧盟、日木、印度分别高2.5倍、4・9倍、8.7倍和0.43倍。《京都议定书》(TheKyotoProtocol)要求2010年全球CO?排放量耍比1990年低7%,耍达到这一要求，美国等发达国家一方面计划关掉部分燃煤工业窑炉，转向更加清洁的能源一一天然气、太阳能、牛物能、风能等。另一方而，研究从燃煤工业炉窑废气中回收CO?并加以利用和储存的技术。即使京都议定书的要求对发展中的我国放宽到2010年C02排放量与2002年持平，按照
3、我国GNP增长速度和单位GNP产出的能耗计算，到2010年必须冇50%的燃煤工业炉霧完成燃气改造。我国政府从2002年起，要求对燃煤工业炉窜进行燃气改造。各企业主观上虽然都做岀了程度不同的响应，但实际行动上人都非常缓慢，这是因为煤炭较天然气经济得多，如果将燃煤炉窑改造成为燃气炉窑，燃料成木将增加2倍多，很多企业将会因此破产。以山东铝业股份有限公司为例，现有14台燃煤炉窑，每年消耗煤炭130万t,排放CO,300万t。如果半数改为燃气炉窑，每年则需耍增加34万t天然气,可减少血的排放60万t,每年净增加燃料费用近6
4、亿元，每吨氧化铝成木将上升近600元，这绘企业难以承受的。全国如果有50%的窑炉完成燃气改造，每年对天然气的需求将达到7.2亿t,我国H前探明的天然气储量为15亿t,仅够两年使用，显然，用天然气完全替代煤炭是不可行的。因此，从工业窑炉屮回收CO?并加以利用和储存，是势在必行且极为可行的方案，回收的C02可以通过高压输送到地下煤田，与煤发生漫长的化学反应以产牛天然气；也可以通过高压使其液化储存在3000多米深的海底；甚至可进行生物或农业方而的研究，利用C02高效合成碳水化合物，实现全球生态的平衡。要实现这一方案，政
5、府必须要多运用财政和汇率政策进行宏观调控，对不经任何处理就直接向大气排放废气的燃煤炉窑征税，适当抬高产品成木，积累环保和保证可持续发展的基金，按照有关汇率决定理论估算我国单位能耗与世界的真实差距；企业要结合自身的技术工艺特点，多搞循坏经济的发展模式，以负责的态度不让内部成本外溢而让社会來承担。在我公司主耍厂区内，6台燃煤的熟料窑每年排放C0,约为110万t,同时，每年还需耍约60万tCO?用于氢氧化铝的分解，目前，这部分CO?由7台石灰炉提供。因此每年消耗焦炭7.8万t,石灰石97万t,制取C02的成本约为180
6、元/t。从2003年开始，我们一直在寻求和研究一种能够低丁这一成本的技术，从工业窑炉废气中回收C02以降低氧化铝生产成本，减少对资源的利用。-、研究过程为了找出最为经济的C02冋收技术，笔者对国内外现有的变压吸附(PSA)和化学吸附(MEA)两种回收CO?的方法做了对比研究。(%1)变压吸附(PSA)一种现在国内流行的成熟技术，是使用大量不同用途的性能优良的吸附分离专用吸附剂，采用变压吸附气体分离工艺，现在成功的变压吸附气体分离技术有从合成氨弛放气、焦炉煤气中回收氢气拓展到从富含一氧化碳混合气中分离提纯一氧化碳、
7、介成氨变换气脱碳、天然气净化提纯甲烷、空气分离制富氧、纯氮等九个领域。现在许多纯度能够达到99.99%的食晶级C0?都是使用变压吸附得到。变压吸附法的制取C0?成本一般为500元/t。(%1)化学吸附(MEA)化学吸附法(MEA)分离C0,技术是利用一乙醇胺及特定活化剂组成的碱性化学溶剂在常温常压下*jC0,进行反应牛成不稳定弱碳酸盐，然后再对其加热使CO,降解出来同时使一乙醇胺再生出來。改良MEA溶液是一种对C0・「具有良好选择性吸收的溶剂，可以在常温常压下吸收烟道气中的C0?组分，通过升温解吸即可释放岀C02
8、气体。由丁•化学吸收反应的选择性强因而产品纯度高，同时由于该反应可在常温、常压下进行，因而特别适合于烟道气这种压力低CO?含量低的气源。1•工艺流程來自烟道气总管的气体温度在140°C左右，气体进入洗涤塔与來自塔顶喷淋的冷却水逆流接触，气体被冷却、粉尘被洗涤。从塔底排出的洗涤水进入沉降冷却池除去夹带的固体粒了，经热水泵送人凉水塔降温，凉水由凉水泵送入洗涤塔。由塔顶排出的气
