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火狐体育在线:零排放技术将使印度钢铁工业受益

发布时间:2022-10-01 08:53:05来源:火狐体育游戏直播 作者:火狐app直播

  随着二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟化气体等温室气体的快速增加,全球范围内的气候变化日益加剧。其他有害排放物和标准污染物也对公共健康和社会经济发展构成了潜在威胁。

  印度在全球温室气体的排放总量中占到了约6%,而印度国内近79%的排放来自能源和制造行业。2015年12月12日,全世界195个国家+欧盟在法国巴黎召开了第21届联合国气候变化大会(COP21),并签署了多边协议,承诺尽量将地球温度相对于工业化前水平的上升幅度控制在2℃以内,并且努力争取将其保持在1.5℃之内。这些国家均是《联合国气候变化框架公约》签约国。而在COP21召开前夕,印度环境、森林与气候变化部(MoEFCC)发布了有关“进一步减小能源和制造业颗粒物(PMs)、二氧化硫、氮氧化物(NOx)允许排放量”的公告。就印度本国的实际情况而言,这意味着需要在燃煤和燃油上引进突破性的新技术,同时投入大额资金用于减少制造业的温室气体排放。

  印度是全球第三大钢铁生产国,今后还有望跻身全球第二。钢铁工业占到了印度温室气体排放总量的6.2%左右。印度钢铁管理局(SAIL)钢铁业务的排放量按照7%的累计年增长率逐年增长,或将从2016年的3.18亿吨增至2020年的4.15亿吨。

  根据巴黎气候协议的要求,印度自愿在2030年之前将单位GDP碳排放强度减至2005年的33%-35%左右。为了减少钢铁行业温室气体排放,印度钢铁部门已经递交了国家自主贡献预案(INDC),按照每吨粗钢计,2030年的二氧化碳排放量目标分别为:高炉-转炉(BF-BOF)工艺路线吨,直接还原铁-电炉(DRI-EAF)工艺路线年颁布的印度国家钢铁政策(NSP)在环境管理方面提出了广泛的措施,其中尤为强调以下方面内容:1)采用最佳可行技术(BAT);2)在PMs、硫化物和氮氧化物排放方面与国际先进标准对标,提高标准准入门槛;3)在钢铁生产过程中降低二氧化碳排放强度;4)将研发预算在财政收入的占比提高到1%,用以鼓励“颠覆性创新”。

  在全球范围内,几乎所有的综合钢铁企业都在各自分厂安装了各种环保型设备装置,例如高产能利用率的高炉、烟气脱硫(FGD)厂、配备电除尘器(ESP)的烧结厂、焦炉煤气发电机组、高温布袋除尘器、电除尘装置电源控制器等。然而温室气体污染物似乎并未减少,这是因为现有的温室气体排放控制技术依旧存在一些不足:1)二氧化碳捕集技术尚未实现商业化应用;2)高资本支出和高运营成本;3)资源低效,占用大量空间,消耗大量电力、水、化学物质和催化剂;4)电除尘器(ESP)在采集细微颗粒物(特别是PM2.5)方面无效,而布袋除尘器尽管可以处理任意的细微颗粒物,但是维护成本高;5)选择性催化还原(SCR)脱硝法和FGD脱硫工艺消耗大量能源、水、化合物和试剂,因此资本支出高、运营成本高。

  截至目前,受制于成本、地域和综合技术(可处理所有排放物,而非单一的废气)等关键要素,还没有一种理想的技术可以捕集、转化、安全处理二氧化碳和其他化石燃料的排放物,特别是来自柴油和燃煤两大化石燃料的排放物。因此,时至今日,人们更为迫切地需要一种这样的排放物控制技术:可以综合处理来自柴油、汽油、燃煤和其他化石燃料的所有污染物,而且成本低廉,几乎适用于所有地区。

  零排放技术(ZET)代表了一种控制污染物排放的新路径,采用了电化学工艺。将某些电化学工艺设定在控制的温度、压力和液体介质等条件下,可以将化石燃料排放废气的各种成分进行转化和浓缩,进而形成液态和半固态形式的复杂化合物。

  ZET技术在柴油和燃煤废气方面的应用已经得到了证实。实际应用显示,ZET技术在处理燃煤废气方面取得了显著的效果,可以完全除去一氧化碳、碳氢化合物(HC)、氮氧化物、一氧化氮。二氧化碳和二氧化硫减排量分别达到99.9%和95%,而且在ZET反应器的排放口,可以将氧气的排出量提高55%,如表1所示。烟煤释放的废气通过ZET反应器时,在反应器中形成中间材料,并由第三方专家进行分析,如图1所示。最终产品确认为沥青和煤焦油沥青,前者是一种具有价值的建筑材料,后者多年被用于铺装和粘附的基础材料,例如:屋面沥青。

  与此同时,ZET技术在柴油废气治理方面也取得了成功,可以完全去除一氧化碳、二氧化碳和二氧化氮,碳氢化合物和二氧化硫均减排99%,氮氧化物减排96%,见表2。

  如果ZET技术与钢铁工业的轧钢厂和高炉实现完美结合,ZET将成为一项全新的减排技术,经过合理的改造和装配,ZET设备装置可以有效减少温室气体排放,这无疑将有助于实现甚至超越印度现行的碳排放标准。

  ZET技术在钢铁行业的应用具有诸多优点:技术简便可行,零配件不繁杂;可以处理单一反应器内的各种排放物,综合能力强;资本支出和成本运营低。就碳、氮、硫减排的传统技术而言,10年生命周期的成本约为3.9亿卢比/兆瓦发电量。单就碳捕集技术而言,其10年生命周期的成本约为3.1亿卢比/兆瓦发电量,与之形成鲜明对比的是,ZET技术的10年生命周期效益(非成本)为0.3亿卢比/兆瓦发电量,可见,两种技术在10年时间里出现4.2亿卢比/兆瓦发电量的显著差异。

  ZET技术其他值得一提的优点还包括:需要更小的空间;无需使用价格高昂的添加剂或催化剂;可直接利用钢厂废水,高效利用水资源;能源利用效率高,烟气排放量少;可以按照规模化或模块化单元设计,便于安装和操作,减少了不必要的开支。

  可见,ZET技术在现有减排系统上的应用将是一次“技术上的飞跃”,这是因为它可以综合处理所有的排放物,而并非单一技术处理单一排放物,与现有技术相比,ZET还可节省相当可观的成本。

  根据COP21协议,未来将ZET纳入到国家自主贡献预案(INDC)中,加快商业应用,减少钢铁工业二氧化碳和其他污染物的排放。就目前而言,印度钢铁生产的污染物排放量是全球先进标准的3倍,一氧化碳和二氧化碳主要源自高炉和焦炉的还原反应,加之燃煤的使用,会释放出更多的硫化物、氮氧化物和二氧化碳。印度每吨粗钢的二氧化碳排放量约为2.7吨,劣质燃煤更是加剧了钢铁工业的污染。通过运用ZET这类技术,将有助于减少钢铁工业污染物的排放,达到甚至超越印度环境、森林与气候变化部的污染物既定标准,印度钢铁工业也有望未来在全球成为污染最轻的行业之一。

  ZET有助于提高印度钢铁工业的生产效率和生产能力。印度国家钢铁政策的长远目标就是打造可持续发展的现代化高效钢铁工业,达到世界领先水平。为了提高全球竞争实力,不仅需要在成本、治理和产品结构方面下功夫,生产效率和生产能力也应该与国际水平对标。ZET通过控制污染排放,将有助于钢铁厂提高能效,降低钢铁生产的治污成本。

  鉴于燃煤和焦煤都是钢铁生产的要素,因此,ZET技术将使得印度和其他国家以更为清洁和绿色的方式,在钢铁生产中继续使用煤。

  另一方面,ZET技术的经济优势也是不言而喻的:将碳信用额作为收益来源之一;科学与工业研究理事会(CSIR)下属矿物质和材料技术研究所(IMMT)提议最大限度利用ZET系统,这将缩短投资回收期;通过减少温室气体排放更易于进行国际融资(出口融资和绿色融资)。

  此外,当减排能力得以证实时,印度国内将自主拥有这项低成本的高端技术。因此,借助于各种支持和激励手段,印度政府会尽快将这项技术应用于钢铁工业,可以预想,在不久的将来不仅可以创造更多的岗位,还将推动本地制造业的长远发展。

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