通过 CO2 减排和碳捕集技术而严格控制工业排放
09 Aug 2021
为了实现全球温控目标，工业必须进一步减少温室气体排放。在 CO2 排放量高的行业，GEA 解决方案正在产生重大影响，帮助客户减少有害排放、提高能源效率并促进他们实现碳中和生产的旅程。
化石燃料发电厂与垃圾能源、钢铁、铝、玻璃、化肥和水泥行业都有一个不幸的共同点：它们都属于高 CO2 排放行业。
二氧化碳 (CO2) 是几种温室气体之一，它吸收地球表面发出的红外辐射（净热能）并将其重新辐射回来，从而导致温室效应。虽然 CO2、甲烷和水蒸气是最常见的温室气体，但地表臭氧、一氧化二氮和氟化气体也会捕获红外辐射。一旦释放，温室气体可能会在大气中停留数百甚至数千年。
为了实现《巴黎协定》设定的目标，全球气温的上升必须保持在比工业化前水平高 1.5 摄氏度以内，以减轻对世界自然生态系统的进一步灾难性侵蚀。如果不这样做，将越来越多地威胁到地球上的粮食生产和所有生命。
我们共同负责应对气候变化。我们必须加快步伐并扩大我们的响应规模，并使未来十年成为应对气候变化的全球行动之一。”——联合国《2019年气候变化年度报告》
——联合国《2019年气候变化年度报告》
GEA 解决方案有助于采取多管齐下的 CO2 减排方法并支持循环碳经济
为了满足全球对减排的迫切需求，GEA 组建了一个专门的团队来推动高排放行业的 CO2 减排进展，特别注重：
- 提高生产和排放控制过程的能源效率
- 促进碳捕集、封存和利用的解决方案
GEA 是为主要流程工业的客户开发、设计和安装排放控制系统和技术的全球领先企业，拥有超过一个世纪的专业知识。这种多样化的产品组合包括：
- 钢铁、有色冶金、玻璃、水泥、化工等行业的气体净化技术
- 炼油厂流化催化裂化装置的气体清洁解决方案
- 湿式、半干式和干式净气机，确保废气的高纯度
提高生产和排放控制过程的能源效率
为了实现全球气候保护目标，必须利用玻璃和水泥生产等工业过程中产生的多余热量。这需要集成废热回收装置 (WHRU)，这是一种比简单地将热量排放到大气中或通过向其中注入水来冷却气体更可持续的替代方案。例如，后一种方法意味着宝贵的热能会损失，或者在不太理想的温度下可用。
回收的热量可用于空气处理过程或发电。同样，它可用于生产在生产过程中所需的压缩空气，或转移到区域供热网络或其他干燥过程。
水泥生产商和 GEA 客户 Heidelberger Cement 公司很快将订购一个 WHRU 系统。该系统将利用熟料冷却过程中产生的工艺热量并将其转移到干燥机中，每年从区域处理厂将大约 70,000 吨脱水污泥转化成 90% 的干固体。这些固体的热值为每公斤 11 至 13 兆焦耳，将被保留在现场并用作工厂的绿色能源，替代大量的化石燃料。这个解决方案是该公司到 2025 年将 CO2 排放量减少 30% 、到 2050 年生产 CO2 中性混凝土的目标的一部分。
2012 年，GEA 为德国/奥地利生产商 Rohrdorf Zement 提供了世界上第一个用于水泥生产的窑尾烟气脱硝系统。该设备包括一个 GEA 废热回收装置 (WHRU) 和传输回路，可在现场重复利用热量。
意大利比萨的玻璃制造商 Saint Gobain 公司使用 GEA WHRU 和有机朗肯循环 (ORC) 发电设备从他们的熔炉中获取热能。在现场，这种能源用于：
- 通过供暖系统为建筑物供暖
- 转换成电力，供应工厂的内部网络
- 转换成压缩空气，为多台气动机器提供动力
因此，该公司每年在该厂房节省了大约 5,000 吨 CO2 和近 100 万美元的电力成本。
ORC 设备是显著减少 CO2 排放的佳选，特别是在将波动的热能馈送到 ORC 的设备中。这包括玻璃应用和水泥厂的熟料冷却方面。同样，ORC 设备不会产生额外的 CO2 排放。
促进碳捕集、封存和利用
碳捕集、封存和利用 (CCS/CCU) 技术包括在工厂和燃烧化石燃料的发电厂产生 CO2 的地方将其捕集。在某些行业，与能源相关的 CO2 排放伴随着与过程相关的排放，这些排放源于给料本身的转化（例如，水泥工业中的 CaCO3 → CaO），因此无法通过降低过程的能源需求或通过改用替代燃料而避免。在 CO2 释放到大气中之前对其进行捕集，然后加以利用或封存，是一种可行的选择，对于最大限度地减少温室效应至关重要。
GEA 排放控制技术满足过渡到 CO2 洗气的所有边界条件，这是从废气中分离二氧化碳所需的过程。然而，在这之前，必须净化气体。为了确保 CO2 分离系统的高效性能（例如，通过胺洗气）和吸收介质的长寿命，CO2 分离设备需要超洁净的烟气。
第一步是预处理和细粉净化，为此 GEA 提供了多种解决方案来去除污染物，包括硫和一氧化氮。一旦废气清洁，就可以开始 CO2 分离。为确保该过程不会妨碍生产，GEA 建议采用尾端 CO2 分离过程。
鉴于为捕集的 CO2 提供稳定、可预测和灵活的利用途径的重要性，建议生产商在选择分离工艺和设备之前选择这些途径。GEA 提供中小型 CO2 分离设备以获得最大的灵活性，允许客户生产不同纯度等级的 CO2 并通过相同的分离装置生产不同的产品；这包括利用碳酸盐、胺的解决方案以及在将来利用氨的解决方案。
在工业过程中捕集或从大气中提取的 CO2 可用于代替从化石来源中提取的碳。捕集的 CO2 已经被转用于许多应用和行业，包括：
- 提高油气采收率 (EGR)（将CO2注入枯竭油藏以开发更高程度的油/气）
- 碳酸饮料生产
- 混凝土硬化
- 塑料或电子燃料的化学生产给料（例如甲醇）
- 用于商业鱼饲料的藻类繁殖
全球挑战需要经验丰富的合作伙伴
通过与 GEA 合作，客户身边就有一位在减排技术方面拥有数十年经验的全球领导者。深入的行业知识和对气体特性的科学理解使 GEA 能够设计出寿命更长的排放控制系统。我们的废热回收和气流精细净化解决方案（包括热分离）在全球范围内被客户使用，以尽可能低的能源消耗满足——并且经常超出——法定排放要求。
Solving our climate challenges must begin with accepting the necessity and urgency. Decision-makers and all stakeholders involved must then have the courage and willingness to cooperate – applying the right solutions for individual emitters.”- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
为 CO<sub>2</sub> 排放付出代价
“碳定价”是指对温室气体排放量设定明确价格的举措——以每吨二氧化碳当量 (tCO2e) 的价值表示。为碳排放定价的目的是引发行为改变，从而减少排放。实际碳价格是各种基于市场的工具（例如特定能源税、碳税和排放配额价格等）的总和。碳税是一种基于价格的工具，在一些国家很低，而在另一些国家（如瑞典）税收要高得多（每吨 126 美元）。 排放配额价格是一种基于数量的工具，决定了参与排放交易体系 (ETS) 的成本。
尽管行业找到向可再生能源过渡的方法，投资于CO2减排和回收技术仍然至关重要。主要优势包括：
- 温室气体减排
- 减少碳税
- 销售 CO2 和基于 CO2 的产品的收入来源
通过废热回收来降低能源成本和燃油税
