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1、中国节能密级：公开技术调研（评价）报告技术名称：电石渣捕集二氧化碳制备活性碳酸钙混剂调研部门：大气治理与资源化中心&科技管理部&装备与循环经济中心 调研人：靳鹏鹏张文婷唐丽姜朵朵于松调研日期：2016年4月9日至4月10日项目推荐人：张军T朱彤项目布置人及时间：朱彤2016年3月10日 调研完成时间：2016年3月20日对报告的评级：对报告的简评：摘要通过网络检索、电话等方式调研了相关企业及高校科研院所，摸 清了电石渣捕集二氧化碳合成活性碳酸钙混凝剂在国内的研究及应 用情况。获得初步结论如下：1、技术评价总结该技术利用固体废弃物治理和温室气体减排结合起来，实现了以 废治废。利用低浓度二氧化碳生
2、成了碳酸钙固体产品，同时实现了烟 道气中二氧化碳的捕集和固化封存，减少了高钙矿石资源的开发，生 产高附加值的碳酸钙系列产品，与其他的二氧化碳捕集后再封存的方 法相比，简单有效。混凝剂生产及后续板材生产均受场地要求较高。2、商业模式结论技术方面，目前国内有数篇关于利用电石渣捕集二氧化碳技术相 关专利，尚缺乏实际应用案例，亦无该技术下游链板材应用案例；市 场方面，目前碳酸钙行业技术创新力度不够、产能下降、产品竞争力 低，价格低廉等因素影响，行业企业发展遇到瓶颈。发展利用电石渣 和烟道气为原料生产碳酸钙系列产品的环保工艺，生产高品价低的碳 酸钙是一个发展方向。通过预期市场价值分析，首要考虑距离因素。
3、3、意见及建议通过对相关企业、专利及文献调研发现，国内中国华能集团公司 对二氧化碳技术捕集做了较为深入的研究，主要基于醇胺吸附法，后 续涉及到二氧化碳再生及封存。对于利用电石渣捕集二氧化碳技术， 河北科技大学发明了工艺相关专利，仅仅停留在实验阶段，尚未有实 际应用。说明其技术存在一定风险及不确定性。电石渣及混凝剂年总 运输距离分别020413，01971.32公里之内可以考虑引用该技术。 进行混凝剂及板材生产。调研背景为减缓全球气候变化趋势，人类正在通过持续不断的研究以及国家间合作， 从技术、经济、政策、法律等层面探寻长期有效地减少以二氧化碳为主的温室气 体排放的解决途径。中国作为一个发展中国
4、家，在自身扔面临发展经济、改善民 生等艰巨情况下仍然对世界做出了到2020年全国单位国内生产总值CO2放比 2005年下降40%至45%的承诺，这将会给中国的能源结构产生深渊的影响，也 将会给经济发展带来一场深刻的变革。二、调研目的本调研旨在调研电石渣捕集二氧化碳技术在实际应用及经济上是否可行三、调研方法调研时间：2016.4.82016.4.9调研方式：网上检索相关文献及专利；网上搜索行业可靠数据；调研范围：调查二氧化碳捕集封存及电石渣捕集二氧化碳技术的研究现状； 分析预期市场价值。四、调研内容4.1.国内政策国家烯烃工业十二五发展规划和石化和化学工业十二五发展规划中 都提出把电石生产过程中
5、产出的废弃物综合利用实现清洁文明生产。电石渣的综 合利用的政策导向主要还是集中在电石渣替代石灰石原料生产水泥方面。电石渣 再次循环利用生产水泥已经被公认为最为彻底技术上也最为成熟的方法，但是生 产技术落后，成本偏高，不能适应激烈的市场竞争。另有研究表明电石渣利用的 其他相关技术的研发和试点应用已经相当成熟如利用电石渣制备固硫剂中和 SO2等废气的排放、利用电石渣制备高附加值的化工产品等等，但相关技术应用 的引导政策缺乏阻碍了诸多电石渣综合利用相关技术的研发和推广，不利于技术 推广和电石渣资源化利用的市场化。4.2 CCUS技术与CCS技术对比CCS （Carbon Capture and St
6、orage，碳捕获与封存）技术是指通过碳捕捉技术， 将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段。潜在的 技术封存方式有：地质封存（在地质构造种，例如石油和天然气田、不可开采的 煤田以及深盐沼池构造），海洋封存（直接释放到海洋水体中或海底）以及将 CO2固化成无机碳酸盐。CCUS （Carbon Capture， Utilization and Storage，碳捕集、利用与封存）技术是 CCS技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入 到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存。与CCS相比，可以 将二氧化碳资源化，能产生经济效益，更具有现实操
7、作性。中国的首要任务是保障发展，CCS技术建立在高能耗和高成本的基础上， 该技术在中国的大范围推广与应用是不可取的，中国当前应当更加重视拓展二氧 化碳资源性利用技术的研发。4.3二氧化碳主要捕集方法目前主流的碳捕集工艺按操作时间可分为3类燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集（燃烧中捕集）。三者个有优势，却又各有技术难题尚待解决， 目前呈并行发展之势。燃烧前捕集技术以煤气化联合循环（IGCC）技术为基础，先将煤炭气化呈 清洁气体能源，从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来，捕进入燃烧过程。而且二 氧化碳的浓度和压力会因此提高，分离起来较为方便，是目前运行成本最低廉的 捕集技术，问题在于，传统电厂无法用
8、这项技术，而是需要重新建造专门的OGCC 电站，其建造成本是现有传统发电厂的2倍以上。燃烧后捕集可以直接应用于传统电厂，这一技术路线对传统电厂烟气中的二 氧化碳进行捕集，投入相对较少。这项技术分支较多，可分为化学吸收法、物理 吸收法、膜分离法、化学链分离法等等。其中，化学吸收法被认为市场前景最好， 受厂商重视程度也最高，但设备运行的能耗和成本较高。富氧燃烧捕集技术试图结合前两种技术的优点，做到即可以在传统电厂种应 用，该技术是用纯度非常高的氧气助燃，同时在锅炉内加压，使排除的二氧化碳 在浓度和压力上于IGCC差不多，再用燃烧后捕集技术进行捕集，从而降低前期 投入和捕集成本。富氧燃烧技术难题在于
9、制氧成本太高，这也造成该技术在经济 上并没有太大的优势。CCS捕获技术技术特点发展现状燃烧前分离CO2浓度高，分离容易，但过程复杂，成本高技术可行燃烧后分离过程简单，但CO2浓度低，化学吸收剂教昂 贵技术可行富氧燃烧CO2浓度高，但压力较小，步骤较多，供氧成 本高示范阶段4.4二氧化碳的利用现状火力电厂排放的二氧化碳存在易捕获、难封存的问题，因此在先阶段如何有 效利用捕集后的二氧化碳、在实现碳减排的同时获得相应的经济效益是为推进碳 减排项目需要面对的问题。二氧化碳的资源化利用技术有合成高纯一氧化碳、烟丝膨化、化肥生产、超 临界二氧化碳萃取、饮料添加剂、食品保鲜和储存、焊接保护气、灭火器、粉煤
10、输送、合成可降解塑料、改善盐碱水质、培养海藻、油田驱油等。其中合成可降 解塑料和油田驱油技术产业化应用前景广阔。胜利油田电厂已启动CCUS的示 范项目。4.4.1合成可降解塑料二氧化碳降解塑料属完全生物降解塑料类，可在自然环境中完全降解，可用 于一次性包装材料、餐具、保鲜材料、一次性医用材料、地膜等方面。二氧化碳 降解塑料作为环保产品和高科技产品，正成为当今世界瞩目的研究开发热点。利 用此技术生产的降解塑料，不仅将工业废气二氧化碳制成了对环境友好的可降解 塑料，而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。它的发展，不但扩大了塑料 的功能，而且在一定程度上对日益枯竭的石油资源是一个补充。因此，二氧化
11、碳 降解塑料的生产和应用，无论从环境保护，或是从资源再生利用角度看，都具有 重要的意义。4.4.2二氧化碳用作食品添加剂和工业焊接保护气国内二氧化碳主要用作食品添加剂和工业焊接保护气，这两种利用方式会将 二氧化碳重新排入大气，造成污染，未达到二氧化碳最终减排的目的。4.4.3尿素间接醇解法制备碳酸二甲酯尿素间接醇解法制备碳酸二甲酯（碳酸二甲酯是今年来受到国内外广泛关注的环 保型绿色化工产品）是一种二氧化碳工业化利用方法。该反应工艺是首先由氨和 捕集的二氧化碳合成尿素，其次在催化剂作用下，有尿素和丙二醇发生醇解反应 生成碳酸丙烯酯和氨气（回收利用），最后由甲醇和碳酸丙烯酯交换反应生成碳 酸二甲酯
12、和丙二醇（回收利用）。4.4.4油田驱油技术二氧化碳驱油，是一种把二氧化碳注入油层中以提高油田采收率的技术。在 二氧化碳与地层原油初次接触时并不能形成混相，但在合适的压力、温度和原油 组分的条件下，二氧化碳可以形成混相前缘。超临界流体将从原油中萃取出较重 的碳氢化合物，并不断使驱替前缘的气体浓缩。于是，二氧化碳和原油就变成混 相的液体，形成单一液相，从而可以有效地将地层原油驱替到生产井。应用混相 驱油提高石油采收率的一个关键性参数是气体与原油的最小混相压力（MMP）， MMP是确定气驱最佳工作压力的基础。一般情况下，因为混相驱油比非混相驱 油能采出更多的原油，所以希望在等于或略高于MMP下进行
13、气驱。如果压力远 高于MMP，就容易造成地层破裂，无法保障生产过程的安全性，其结果是不仅 不能大幅度提高原油产量，还会降低经济效益。二氧化碳驱油一般可提高原油采 收率7%15%，延长油井生产寿命1520年。4.4.5用电石渣捕集二氧化碳Calera公司用电石渣捕集二氧化碳的技术是直接用电石渣浆料（无需处理） 直接和烟气中的CO2 （无二氧化碳提纯）反应生成活性碳酸钙（Calera混凝剂）。 该混凝剂可用于水泥板（高密度）、外墙板（中密度）、内装饰板（中密度）的 板材产品；外装饰板和装饰混凝土的装饰产品；屋顶瓦等其它产品。关于该技术将在第六部分重点论述。4.5国内外二氧化碳捕集、利用与封存示范项
14、目日本最大的煤用户日本电力是日本与澳大利亚合作研究CCS技术项目的一 部分。该项目根据澳大利亚和日本政府的协议把日本的氧燃烧技术和澳大利亚潜 在的CCS储藏地结合起来进行。进行该项目的日本公司有J-Power、IHI、Mitsui 等，澳大利亚公司有Xstrata、澳大利亚昆士兰电力供电商CS能源和Schlumberger 有限公司，以及澳大利亚煤炭联合会。在3年多的实验期间，10万多吨二氧化 碳将被储藏在地下。美国电力的一般来自燃煤，每年要向大气排放CO2达15亿吨。美国威斯康 辛州的密歇根海滩附近准备建一座大型燃煤发电厂，该电厂烟囱的CO2将被分 离并捕捉，将捕捉到的CO2储存在地下或海底
15、上百年上千年。这个项目将耗资 1100万美元，由美国电力公司和阿尔斯通公司合资。华能北京高碑店热电厂，该项目由澳大利亚联邦科学与工业研究组织开发。 先热工院负责实施。高碑店热电厂拥有两台16.5万千瓦和两台22万千瓦燃煤供 热发电机组，其每年约排放400万吨CO2，该装置捕集的CO2能力为0.3万吨 每年，捕获率达到85%，占该电厂CO2排放总量的0.0075%，捕集、纯化、压 缩后的CO2用于碳酸饮料以及制作干冰。该项目总投资2800万元，捕集装置的 电耗约 90-95kwh/tCO2，整齐耗量约 3.5GJ/tCO2，液化电耗 180kWh/tCO2, CO2 捕集成本约300元/吨。该工
16、程采用醇胺法CO2捕集装置。华能上海洞口发电有限责任公司一期工程两台60万千瓦超临界机组，二期 工程建设两台66万千瓦国产超超临界机组，配套建设烟气脱硫、脱销、脱碳装 置。该脱碳装置于2009年7月开工，2009年12月30日正式投运。其脱碳装置 装置的二氧化碳捕集能力为12万吨。该装置投资大概人民币1.2亿。投资高的 主要原因是因防腐和低温需要，设备基本上都用不锈钢和特殊钢制造。该装置的 单位电耗相比北京高碑店电厂有所下降，约为75kWh/tCO2，蒸汽耗量 3-3.5Gj/tCO2，液化电耗120kWh/tCO2，不考虑这就和维护成本，该装置的捕集 和液化成本约需要240元/tCO2，折合电价成本增加约0.192元/KWh。该脱碳装 置采用了燃烧后捕集技术的化学吸收法，即
