【编者按】 习近平总书记指出:“变废为宝、循环利用是朝阳产业,使垃圾资源化,这是化腐朽为神奇,既是科学,也是艺术。”废弃物资源化利用,不仅能够减轻环境负担,还能促进循环经济的发展,实现经济、社会与环境的共赢。
烟气变砖块、甘蔗渣变餐具、秸秆变T恤……在兰溪,一批企业深耕循环经济,推动变废为宝,上演“72变”,走出一条生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。即日起,兰溪市融媒体中心推出《看我“72变”——循环生金蹲点记》系列报道,记者蹲点企业,展现绿色转型生动实践,感受循环经济澎湃动能。
“燃煤发电伴随着温室气体排放,兰溪这个‘碳捕手’就像给排放源罩上了一张大网,把燃煤烟气中的二氧化碳精准截留、集中处理,让排出的气体更清洁。”昨天,在浙江浙能兰溪发电有限责任公司,设备管理部环保点检伍人先向记者形象地解释道。
他口中的“碳捕手”,就是浙能兰溪二氧化碳捕集与矿化利用集成示范项目。作为我国首个万吨级燃煤电厂二氧化碳捕集与矿化利用全流程耦合示范项目,它每年可捕集、利用二氧化碳1.5万吨,相当于1.5万亩森林每年吸收二氧化碳的总量,产品广泛应用于建筑、食品、燃料等领域,实现点碳成金。
看不见摸不着的二氧化碳这样捕集
二氧化碳在我们生活中无处不在,无色无味,看不见也摸不着,如何捕集?
走进浙能兰溪电厂,记者看到高耸的作业塔与绵长的管道纵横交错,银色储气罐有序排布,源源不断输送着二氧化碳。
“这里是二氧化碳捕集核心区。电厂达标排放的燃煤烟气中含有12%到15%的二氧化碳,我们就是以这些烟气为原料,进行二氧化碳捕集。在这个过程中,冷却塔、碱洗塔、吸收塔、再生塔等设备发挥了重要作用。”伍人先说。
捕碳过程,环环相扣且精准高效。含有二氧化碳的燃煤烟气首先会进入冷却塔、碱洗塔,在降温的同时,还能除去硫氧化物、氮氧化物、粉尘等杂质,实现烟气净化。
随后,这些气体又来到吸收塔。用于吸收二氧化碳的吸收剂从塔顶向下喷淋,与气体充分接触反应。此时,燃煤烟气中90%以上的二氧化碳被“锁”在吸收剂中。
紧接着,“吃”足了二氧化碳的吸收剂进入再生塔。在高温状态下,吸收剂与二氧化碳实现分离再生,释放出纯度超99%的二氧化碳。这些高纯二氧化碳,通过管道输送至干燥、压缩、液化、矿化等系统,用来二次利用。
“燃煤烟气在塔中的停留时间很短,全程不到两分钟。换句话说,短短两分钟,我们就能把燃煤烟气中的二氧化碳‘捕捉’起来,为后续的利用和封存做好准备。”伍人先说。
把二氧化碳永久存进砖块里
二氧化碳“被捕捉”后去了哪里、如何被再次利用?在浙能兰溪电厂,答案藏在一块砖里。
在矿化生产线上,蒸压釜缓缓开启,一块块掺着二氧化碳烧制的加气砌块砖新鲜“出炉”。这些从釜中取出的砌块砖,将被运往各地绿色建筑项目现场。
浙能科环研究院负责人告诉记者,被捕集后的二氧化碳,一部分通过矿化加气砌块技术封存于建筑用砖,一部分被压缩液化制成食品级干冰,还有一部分用于制备绿色燃料,实现100%消纳利用。
以往,被捕集的二氧化碳大多被封存埋藏在地下,而该项目在国内首次将矿化加气砌块技术应用于工程实践。为便于记者理解,浙能科环研究院负责人打了个生动的比方:“用这项技术烧制建筑用砖,就像蒸馒头,用二氧化碳替代蒸汽,通过一系列化学反应,二氧化碳就能永久封存到砖块里。这既有效降低了产品碳足迹,还显著提升了砌块的强度和耐久性。”
当前,化石能源燃烧排放的二氧化碳占我国碳排放总量的80%以上,且排放集中于电力、石化等行业。随着“双碳”目标深入推进,CCUS技术快速发展,成为绿色低碳转型的关键抓手。
CCUS,又叫二氧化碳捕集、利用与封存,是实现化石能源低碳利用的一项兜底技术,即把生产过程中排放的二氧化碳进行捕集提纯,再投入新的生产过程进行再利用和封存。
节能降碳,不只靠种树,也要靠新质生产力。2022年以来,浙能兰电与浙能科环、白马湖实验室、浙江大学等组成联合攻关团队,共建二氧化碳捕集与矿化利用全流程耦合示范项目,在燃煤电厂掀起一场绿色低碳科技革命。2024年4月,项目通过72小时运行试验,具备投产条件;同年8月,项目技术成果入选中国碳达峰碳中和十大科技创新成果。
“捕碳高手”背后还有一群高手
称量、混合、反应、喷涂、测试……在距离兰溪160多公里的杭州白马湖畔,白马湖实验室二氧化碳捕集及利用团队的科研人员正埋头开展一项项精细的实验。
上午还在实验室头脑风暴,下午便赶到浙能兰溪电厂实地验证……这是他们的工作常态。
“二氧化碳是个宝,蕴藏着丰富的碳资源。我们捕碳,除了降低碳排放,还要让它产生经济效益。”团队负责人祁志福曾在企业研究院干了十多年碳减排研究,如今,他正带领团队把二氧化碳转化为清洁高效的绿色燃料。
当前,碳捕集利用成为高耗能行业低碳转型核心路径,但同时也面临低耗捕集难、定向转化难、系统匹配难等技术瓶颈。联合攻关团队在浙能兰溪电厂建设万吨级煤电二氧化碳捕集与矿化利用研究试验平台,研发长寿命低能耗吸收剂、高效捕集节能工艺、胺逃逸控制技术。
想要追求极致的绿色能源,经年累月的实验可少不了。光是一个循环水感应器,团队就前后改进优化了十余次。科研人员刘飞向记者展示了曾经试用过的管子,不同口径、不同薄厚、不同光滑度……仅是被淘汰下来的感应器就摆满了整整一个纸箱。“团队很早就开始研究碳减排,各种形式的吸收剂、各种流派的捕集技术,我们一直在尝试。”刘飞说。
碳捕集工艺复杂,实现规模化应用的关键在于降本,而小小的吸收剂溶液则是重中之重。“我们的‘理想型’,是更高效、更低能耗、更低成本。”祁志福表示,为了这个目标,他和团队成员两年来累计测试1000多次,研发出高效胺基吸收捕集材料与异质界面解吸催化剂,使每吨二氧化碳捕集热耗小于2.2吉焦,达到国际领先水平。
他给记者算了一笔生态账:“捕集1吨二氧化碳,可减少煤耗约30公斤,相当于种下17棵树。”
默默攻关,收获满满。今年2月,由浙能兰电、浙能科环、白马湖实验室等参与的“多场景二氧化碳捕集利用提效关键技术及应用”成果获得浙江省科学技术进步奖一等奖。目前,该项技术成果已推广覆盖19个省(区、市),应用于煤电、钢铁、化工和建材等行业,推动产业链协同减排二氧化碳近百万吨,消纳工业固废数十万吨。
为进一步攻克碳捕集成本与运行能耗较高的挑战,团队正致力于开发更低成本、低能耗的二氧化碳捕集技术与更高效率、高值化的利用技术,并瞄准船舶、重卡等移动源,进行碳捕集关键技术与装备的研发……
这里,创新还将继续。