CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：據(jù)外媒報道，全球主要水泥生產(chǎn)商CEMEX目前正在與瑞士初創(chuàng)企業(yè)Synhelion合作，即將向世人展示全球首個使用高溫太陽能技術(shù)零排放生產(chǎn)水泥的系統(tǒng)。作為蘇黎世聯(lián)邦理工工學(xué)院ETH Zurich一個研究太陽能分支機(jī)構(gòu)所衍生出的企業(yè)，Synhelion主要研究利用可產(chǎn)生1500℃高溫的先進(jìn)聚光熱利用技術(shù)來替代工業(yè)用熱等應(yīng)用場景。

目前水泥制造業(yè)每年排放的二氧化碳約占全球二氧化碳排放量的8%，合作雙方將首先建設(shè)一個1MW規(guī)模的試驗系統(tǒng)證明上述創(chuàng)新的太陽能熱能解決方案可以用于替代水泥制造業(yè)中所燃燒消耗的化石能源，并助力人類應(yīng)對該項關(guān)鍵氣候挑戰(zhàn)。

CEMEX公司負(fù)責(zé)人Davide Zampini對此表示：“其實我們研究太陽能熱利用技術(shù)已經(jīng)有一段時間了，該技術(shù)具備大幅降低水泥生產(chǎn)過程中所排放二氧化碳的潛力，因此Synhelion引起了我們的興趣?！?/p>

首次嘗試碳捕捉+太陽能熱利用組合技術(shù)

據(jù)悉，Davide Zampini不僅關(guān)注太陽能供熱技術(shù)，還致力于解決水泥生產(chǎn)制造過程中最棘手的問題——石灰石煅燒反應(yīng)過程中會排放出大量二氧化碳。據(jù)其介紹，水泥制造過程中排放的二氧化碳主要有兩種來源，其中約三分之一來自化石燃料燃燒過程，剩余約三分之二則由煅燒反應(yīng)本身的化學(xué)反應(yīng)所生成。

雖然很多機(jī)構(gòu)都在研究將太陽能熱利用技術(shù)應(yīng)用于水泥生產(chǎn)過程，但CEMEX和Synhelion的項目第一次將碳捕捉過程也納入了研究。

當(dāng)前很多碳捕捉研究項目是從燃煤電廠排出的煙氣中提取二氧化碳，因為此時的煙氣已經(jīng)處在一個沒有空氣的閉環(huán)系統(tǒng)中，不會再排放氮氧化物。但由于煤是在空氣中燃燒，而空氣的主要成分就是氮?dú)?，因此從燃煤電廠煙氣中分離二氧化碳既復(fù)雜又昂貴。

但如果CEMEX利用太陽能熱利用技術(shù)替代水泥生產(chǎn)過程中被燃燒的化石燃料，生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢氣則將不包含化石燃料燃燒所產(chǎn)生的多種副產(chǎn)物，凈化與提取難度也將大大降低。

據(jù)Davide Zampini介紹，根據(jù)高溫氣相色譜的檢測結(jié)果，太陽能熱利用水泥生產(chǎn)過程中的廢氣主要由二氧化碳和水蒸氣組成，因此將二氧化碳提取出來非常簡單（水可以冷凝出來，并留下被濃縮的二氧化碳），而提取出的二氧化碳可以作為原料被供應(yīng)到Synhelion相關(guān)項目的同步太陽能燃料合成工廠?！旧钊肓私釹ynhelion太陽能燃料技術(shù)可點擊查詢：基于聚光集熱技術(shù)的太陽能航空燃料項目正加速推進(jìn)，2022年或?qū)崿F(xiàn)銷售】

也可觀看如下視頻深入了解：

來自Synhelion的科研人員Ambrosetti表示，我們目前還在與一家大型石油公司和瑞士國際機(jī)場合作生產(chǎn)太陽能飛機(jī)燃料，我們的系統(tǒng)可以為水泥廠提供熱量，而CEMEX可以為我們提供生產(chǎn)太陽能燃料所需的原材料二氧化碳，而且水泥廠可以提供非常好的、值得捕捉的高濃度二氧化碳，然后我們可以利用這些二氧化碳生產(chǎn)合成燃料。

未來或?qū)⒔ㄔO(shè)150MW規(guī)模的商業(yè)化光熱系統(tǒng)

據(jù)悉，在水泥生產(chǎn)過程中Synhion所使用的聚光裝置與制造太陽能燃料稍有不同，用于水泥廠的聚光系統(tǒng)仍將保留相同的鏡場、吸熱器和儲熱系統(tǒng)，但去掉了太陽能反應(yīng)堆（二氧化碳和水等發(fā)生反應(yīng)生成太陽能燃料的裝置）。

按照雙方計劃，1MW的試驗系統(tǒng)將于2022年底前投入使用。據(jù)Ambrosetti介紹，雙方最初的設(shè)想是建設(shè)一個1MW的熱利用系統(tǒng)，將配置2000平方英尺的太陽能定日鏡場。當(dāng)然，這是一個非常小的、用于試驗的系統(tǒng)。如果匹配商業(yè)化運(yùn)行的水泥廠，未來將建設(shè)150MW以內(nèi)的商業(yè)化熱利用系統(tǒng)。

圖：系統(tǒng)工作原理

Ambrosetti介紹，生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的氣體傳熱流體——二氧化碳和水蒸氣混合物將在太陽能接收器中被加熱至1500℃以上（氣體將在閉環(huán)系統(tǒng)中工作），熱的混合傳熱介質(zhì)被送入水泥火法處理階段（替代化石燃料供熱），進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯和預(yù)分解爐，以逆流的方式加熱材料。經(jīng)過換熱后，一些已經(jīng)被冷卻至800-1000℃左右的高溫流體被送回接收器再次加熱，而煅燒產(chǎn)生的所有二氧化碳都留在水泥生產(chǎn)系統(tǒng)中并與傳熱流體混合。因此，煅燒產(chǎn)生的多余二氧化碳會不斷從傳熱流體中被提取出去。

此外，由于水泥廠生產(chǎn)為連續(xù)進(jìn)行，不宜頻繁啟停。這時，儲熱系統(tǒng)將可以用于連續(xù)向水泥廠輸送太陽能熱能，另外一旦儲熱流體溫度開始下降，還可以采用電力或氫氣等提供輔助能源，以確保全天候穩(wěn)定的熱量輸送。

水泥生產(chǎn)碳排放市場潛力巨大

據(jù)了解，許多水泥生產(chǎn)地區(qū)也擁有良好的太陽能資源，因此上述太陽能解決方案具備大規(guī)模復(fù)制部署的潛力。僅CEMEX本身就在墨西哥、美國、中南美洲和加勒比、歐洲、中東、非洲和亞洲等20多個國家設(shè)有水泥廠，其中許多國家也有氣候變化相關(guān)的限制要求。

Davide Zampini表示：“我們這樣做既是為了我們自己，也是為了整個行業(yè)。不僅在歐洲和加利福尼亞，在世界上許多其他國家，碳排放正變得越來越重要，相關(guān)立法也在關(guān)注如何減少排放，所以這是我們需要解決的問題。我們不認(rèn)為這項技術(shù)僅限于CEMEX，我們相信整個行業(yè)都可以應(yīng)用我們在這里開發(fā)的解決方案。”

目前，總部位于墨西哥的CEMEX已經(jīng)是水泥行業(yè)在減排領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，該公司已將替代燃料的使用率提高至28%，同時還提高了熱效率，且還在開發(fā)并使用低溫熟料和特殊外加劑來提高熟料強(qiáng)度，以及無熟料結(jié)合劑。此外，其研發(fā)團(tuán)隊還參與了歐盟資助的廢熱回收、膜技術(shù)、氧燃料燃燒等項目，并參與了LEILAC間接熱煅燒和碳捕獲項目。

雖然上述努力都是為了減少碳排放，但毫無疑問，只有與Synhelion合作的太陽能熱利用技術(shù)有可能完全消除水泥制造過程中的碳排放，同時還可為后者提供大量生產(chǎn)噴氣燃料等太陽能燃料所需的原材料。