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二氧化碳膜法回收有望在钢铁行业推广
《科技导报》记者 冉锐 翁端 / 时间:2006-12-01 13:09:28
  据中国钢铁新闻网2006年11月28日讯 随着京都议定书的生效,不少发达国家纷纷采取措施,提倡绿色生产,力求使行业对环境的污染达到最小化。排放物较少的电炉炼钢流程2003年占世界钢产量的比例超过35%;欧盟进一步制定和推荐实施最佳可利用环保技术文件(BAT)作为环保标准TI-APC的补充。德国在此影响下,制定了到2005年二氧化碳排放量在1990年基础上减少25%的目标。奥钢联和阿塞勒与水泥等行业结合实施名为“避免固体副产品和二氧化碳”的合作项目。另外,2005年一个由克鲁斯、阿塞洛和蒂森・克虏伯钢铁公司等48家欧洲企业和组织组成的联盟,已开始了一项可以显著降低钢铁工业二氧化碳和其他温室气体排放的新的钢铁生产流程的研究,研究经费初步估计为4000万欧元。这项计划被称为ULCOS(即UltraLow CO2 Steelmaking,超低二氧化碳炼钢),并与《京都议定书》在同一周内生效。这项计划将采用一系列的突破性理念,以使二氧化碳的排放量减少30~70%。
  我国是《京都协定书》签约国之一。按协定要求,中国属于发展中国家,只在2012年后,承担温室气体减排的要求。但是1990~2001年,我国CO2排放量净增8.23亿吨,占世界同期增加量的27%;预计到2020年,二氧化碳排放量要在2000年的基础上增加1.32倍。这个增量要比全世界1990~2001年的总排放增量还要大,我国的二氧化碳排放情况极需引起各方的高度重视。由于巨大的产量和能源消耗,钢铁工业是我国二氧化碳排放的主要源头之一,二氧化碳排放量占全国9.2%,因此,降低我国钢铁工业的二氧化碳排放,对于我国实现温室气体减排目标,促进社会、经济、环境可持续发展等方面都具有非常重要的现实意义。
  尽管到2012年之前,我国并不设定具体的减排指标,但由于巨大的产量和能源消耗,我国的钢铁工业也承受着减排的严峻压力。对此,在我国钢铁企业制定的“十一五”发展规划中明确指出:按照可持续发展和循环经济理念,着力提高环境保护和资源综合利用水平,节能降耗,最大限度地提高废气、废水、废物的综合利用水平,力争实现“零排放”,建立循环型钢铁工厂。针对我国钢铁产业发展特点,降低能耗、提高能源利用效率、加大废钢重炼以及二氧化碳回收和资源化力度等,都是我国钢铁工业二氧化碳减排的主要途径。此外,充分利用《京都议定书》中提出的清洁发展机制(下面简称CDM),也是另一实现二氧化碳减排的有效措施,甚至能够改善我国的能源结构。
  二氧化碳一方面是造成温室效应的最重要的气体之一,而另一方面具有较高的民用和工业价值,在多种领域有着广泛的应用,是一种非常宝贵的资源。它不仅广泛应用在石油开采、冶金、焊接、低温冷媒、机械制造、人工降雨、消防、化工、造纸、农业、食品业、医疗卫生等方面,还可以应用于超临界溶剂、激光技术、核工业等尖端高科技领域。近年来开发出的新用途,如棚菜气肥、蔬菜(肉类)保鲜、生产可降解塑料等,也展现出良好的发展前景。因此,世界上许多国家已经开始重视对二氧化碳资源的回收和利用,如加拿大、美国、英国、日本等都积极开展回收和转化二氧化碳的研究工作,有的国家还通过立法(如挪威对排放二氧化碳征收碳税)及国家财政支持,引导人们加快二氧化碳转化工作的开展。
  这里我们暂不考虑二氧化碳的下游利用问题,因为要使钢铁生产过程中的二氧化碳排放实现回收和利用,最关键的技术难点是二氧化碳的分离、提纯和存储运输。目前易于大规模实施的二氧化碳分离方法有:化学与物理吸附、溶剂吸收法、低温蒸馏、气体分离薄膜等。这些方法的制程简单,对环境冲击小,且具经济价值。可以考虑钢铁生产流程末端增建溶剂吸收-膜分离耦合装置,以达到二氧化碳的低成本、高效的回收和提纯,便于后续利用。
  目前,我国的二氧化碳回收和利用已经取得了一些成绩,一些项目已投入工业化生产,但是从每年利用量与排放量相比是相当不够的,其中过高的费用、技术上的不确定性、可能出现的环境负效应以及社会经济发展不平衡状况等,都是制约此方面普及和发展的重要原因。