“要正確認(rèn)識(shí)和把握碳達(dá)峰碳中和……大力發(fā)展碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)，變能源和工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化碳“廢物”為含碳材料等有用資源，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、梯級利用。加快培養(yǎng)一批碳達(dá)峰碳中和基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、應(yīng)用推廣等領(lǐng)域的專業(yè)化人才隊(duì)伍?！?/span>

——引自2022年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議

“雙碳”重壓

煤化工產(chǎn)業(yè)任重道遠(yuǎn)

SIGNIFICANT STRESS

“富煤貧油少氣”是中國能源結(jié)構(gòu)的基本特征，煤炭為主的資源稟賦一直是中國的基本國情。現(xiàn)代煤化工是實(shí)現(xiàn)石油化工替代的路線方法之一，也是應(yīng)對我國“富煤貧油少氣”能源格局的解決途徑。

現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)具有高碳屬性。利用煤化工生產(chǎn)替代石油化工生產(chǎn)的化工產(chǎn)品，需要對氫/碳原子比進(jìn)行調(diào)整。煤炭的氫/碳原子比為0.2—1.0，而石油的氫/碳原子比為1.6—2.0，因此，在煤氣化制甲醇和烯烴、煤液化以及煤間接液化過程中都會(huì)有大量的碳以二氧化碳的形式產(chǎn)生。出于產(chǎn)業(yè)能源結(jié)構(gòu)及反應(yīng)過程，消費(fèi)1噸煤將排放2—3噸以上二氧化碳，從原理計(jì)算和實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，這個(gè)排放不可避免。

隨著整個(gè)社會(huì)向可再生、可持續(xù)的低碳社會(huì)邁進(jìn)，面對“雙碳”目標(biāo)，現(xiàn)代煤化工行業(yè)的技術(shù)革新與低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展迫在眉睫。

“雙碳”科創(chuàng)

助力煤化工降碳減排

SCIENCE AND TECHNOLOGY

集萃功能材料所一直堅(jiān)持以科技創(chuàng)新為核心，致力成為低碳理念的倡導(dǎo)者、低碳政策的踐行者、低碳發(fā)展的引領(lǐng)者，把國家“雙碳”戰(zhàn)略落實(shí)到各高碳排放行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)中。

煤化工行業(yè)不僅要排放大量二氧化碳，每年還會(huì)產(chǎn)生大量氣化渣、粉煤灰等低活性的硅鋁質(zhì)固廢。針對煤化工行業(yè)大宗固廢及其煙氣特點(diǎn)，集萃功能材料所聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開展深度合作，開發(fā)出煤化工行業(yè)大宗固廢協(xié)同礦化二氧化碳制備全固廢負(fù)碳建材的大規(guī)模工業(yè)化工藝路線與成套裝備，形成了全流程整體解決方案。

技術(shù)原理——CO₂礦化反應(yīng)機(jī)理

該方案可通過高礦化活性固廢（電石渣、鋼渣、磷渣、錳渣等）與低礦化活性固廢（粉煤灰、氣化渣、鑄造砂、建筑垃圾等）的多元固廢協(xié)同活化與不同溫度、壓力、濃度條件下工業(yè)煙氣CO₂的礦化利用，調(diào)控二氧化碳的高效傳輸、深度礦化，高效提升產(chǎn)品性能與固碳率，形成可廣泛應(yīng)用于市政、建筑、水利等領(lǐng)域的墻體材料、再生骨料、市政道路材料、生態(tài)護(hù)坡?lián)鯄Φ认盗懈吒郊又诞a(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)廢料到高值產(chǎn)品的價(jià)值跨越，真正達(dá)成了從原料端到應(yīng)用端的全生命周期低碳減排。

大宗固廢礦化CO₂的資源循環(huán)利用機(jī)制與技術(shù)路徑

全方位支撐

保障項(xiàng)目持續(xù)運(yùn)行

ALL-ROUND SUPPORT

集萃功能材料所環(huán)保平臺(tái)以市場為出發(fā)點(diǎn)，以客戶需求為中心，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，提供集技術(shù)開發(fā)、咨詢設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營支持為一體的全方位技術(shù)支撐和全流程解決方案，多維度保障項(xiàng)目落地和持續(xù)運(yùn)行，為客戶創(chuàng)造顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

全流程一站式服務(wù)模式

|重防腐保溫功能涂料

CO₂礦化反應(yīng)工況對產(chǎn)線設(shè)備會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，尤其是核心反應(yīng)裝置中的腐蝕情況隨不同礦化反應(yīng)階段及固廢組成而更為復(fù)雜，常用的金屬材質(zhì)難以滿足使用需求。基于此技術(shù)痛點(diǎn)，集萃功能材料所自主研發(fā)的環(huán)保特種涂料在高溫下具有極好的抗氧化性和耐滲透性，同時(shí)還具有優(yōu)秀的力學(xué)性能。相比一般防腐涂料，耐熱性提高約40℃，可承受高達(dá)200℃的氣相工況溫度，可在復(fù)雜腐蝕礦化環(huán)境下充分保障設(shè)備穩(wěn)定安全運(yùn)行。

反應(yīng)裝置腐蝕嚴(yán)重

|攪拌粉混系統(tǒng)提級改造

煤化工行業(yè)的大宗固廢普遍具有高含水率、粘塑性較高、成分復(fù)雜多變、密度差異大等應(yīng)用難題。集萃功能材料所團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)攪拌粉混系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對動(dòng)力結(jié)構(gòu)、攪拌葉片、復(fù)合破碎混合設(shè)備等進(jìn)行提級綜合改造，通過增設(shè)多層不同傾斜角度的粉碎刀片，在使用時(shí)粉碎刀片交錯(cuò)無死角地全方位復(fù)合高速旋轉(zhuǎn)，兼顧了物料的粉碎與混合，保證物料的充分細(xì)碎；板錘式和刀片式多級機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多形式的破碎，解決粘濕礦化物料混合料均勻性等一系列改造解決物料充分?jǐn)嚢杌旌戏稚㈦y題，以保證二氧化碳礦化傳輸效率和最終產(chǎn)品性能。

復(fù)合粉碎混合系統(tǒng)

|免維護(hù)礦化專用車

礦化專用車是礦化產(chǎn)線制品專用的運(yùn)輸車輛，不僅要適應(yīng)礦化反應(yīng)中的高溫、高壓、高濕的酸性環(huán)境，并且在運(yùn)輸使用過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不變型。集萃功能材料所團(tuán)隊(duì)開發(fā)了免注油免維護(hù)礦化專用車，采用模塊化設(shè)計(jì)，通過自潤滑軸承、穩(wěn)定支撐組件和底部輔助輪，綜合提升承重能力和適用性，從而大幅降低維護(hù)成本。

礦化專用車

結(jié)語

EPILOGUE

依托該解決方案，集萃功能材料所聯(lián)合國內(nèi)大型煤化工企業(yè)已建成國內(nèi)煤化工領(lǐng)域首個(gè)萬噸級 CO₂礦化制備全固廢負(fù)碳建材生產(chǎn)線并成功試運(yùn)行，完全達(dá)產(chǎn)后實(shí)現(xiàn)CO₂固定規(guī)模可達(dá)15萬噸/年，可協(xié)同處理氣化渣、電石渣、爐渣、粉煤灰等工業(yè)固廢及當(dāng)?shù)爻鞘泄虖U近100萬噸/年，制備所得礦化建材產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐久性等指標(biāo)均符合現(xiàn)行國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了CO₂的高效礦化利用，平均固碳率達(dá)到15%以上。

煤化工大宗固廢協(xié)同礦化二氧化碳制備全固廢負(fù)碳建材制品綜合解決方案作為集萃功能材料所的核心技術(shù)成果，不僅為當(dāng)前煤化工、電力、鋼鐵等高碳排放產(chǎn)業(yè)的碳減排及零排長期發(fā)展提供了一種行之有效的解決途徑，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、利廢、負(fù)碳的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，助力我國加快實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)！