工信部：國家工業節能降碳技術應用指南與案例2024年版之十二工業降碳技術（24頁）.pdf

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1、1國家工業節能降碳技術應用指南與案例（2024 年版）之十二：工業降碳技術（一）燃煤鍋爐煙氣碳捕集協同污染物深度治理技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于燃煤鍋爐二氧化碳捕集利用。2.技術原理及工藝技術原理及工藝依托清華大學開發的第二代低能耗碳捕集先進技術，進行技術集成與工藝優化。吸收劑采用雙向分離有機胺溶劑進行碳捕集，解吸塔結合催化材料促進液相二氧化碳的解吸速率，具有碳捕集效率高、系統安全可靠等優點。技術路線如圖 1 所示。圖1 技術路線圖3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）復合胺-物理溶劑-水三元兩相碳捕集吸收劑，碳捕集效率90%；（2）有機物逃逸控制力強，碳捕集后煙氣中二氧化硫

2、、顆粒物排放濃度3 毫克/立方米。24.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為河北建滔能源發展有限公司，應用單位為河北建滔能源發展有限公司。改造前燃煤鍋爐未建設碳捕集系統，二氧化碳直接排空，主要耗能種類為煤炭，燃煤鍋爐出力 150 噸/小時，燃煤煙氣量 12 萬立方米/小時。（2）主要技術改造內容：鍋爐系統安裝煙氣預處理塔、二氧化碳吸收塔、二氧化碳解吸塔、多級水洗塔、液液分相器、高效換熱器、解吸二氧化碳處理裝置以及吸收劑凈化設備。2022 年 2 月實施節能改造，實施周期 1 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，碳捕集能力達 20 萬噸/年，消減掉系統自身耗能的碳排放，

3、實現二氧化碳減排量 13.7 萬噸/年。投資額為 1.95 億元，投資回收期為 5 年。3（二）氫冶金爐頂氣二氧化碳脫除技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于冶金行業工藝氣體脫碳處理。2.技術原理及工藝技術原理及工藝利用 N-甲基二乙醇胺溶液可選擇性與二氧化碳形成不穩定碳酸鹽的特性，對爐頂氣中的低濃度二氧化碳進行低溫吸收、高溫解吸，進入下道二氧化碳精制單元，得到工業級與食品級二氧化碳產品，最終實現爐頂氣脫碳循環與二氧化碳回收利用。工藝流程如圖 2 所示。圖2 工藝流程圖3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標二氧化碳脫除工藝與直接還原工序相結合，脫碳后氣體中二氧化碳含量1%。4.應用案例應用案

4、例4（1）項目基本情況：技術提供單位為河鋼集團有限公司，應用單位為張宣科技氫冶金公司。改造前冶金工藝流程無二氧化碳脫除單元，含二氧化碳工藝氣直接排空，工藝氣排放量為 75 噸/小時。（2）主要技術改造內容：冶金工序增設二氧化碳脫除單元，安裝吸收塔、汽提塔、脫碳后洗滌器、貧富液換熱器等裝置。2021 年 5 月實施建設，實施周期 1 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，二氧化碳吸收量為 11.4 噸/小時，年用電量為 215 萬千瓦時，消減掉系統自身耗能的碳排放，實現二氧化碳減排量 8.9 萬噸/年。投資額為 2000 萬元，投資回收期為 4.5 年。5（三）工業廢氣二氧化碳捕集礦化

5、制備負碳板材關鍵技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于工業廢氣二氧化碳利用。2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用常溫礦化固結技術，模擬自然界巖石生成過程，優化設計工藝參數，利用含硅、鈣成分的材料，在催化劑作用下加速與工業煙氣中的二氧化碳發生礦化反應，生成具有負碳屬性的建材產品（負碳石材、粉料、骨料等），代替天然石材，有效減少山石開采，直接利用高濃度工業尾氣。工藝流程如圖 3 所示。圖3 工藝流程圖3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）工業固廢與化工廢氣協同制備負碳建材，單位質量建材固碳量約 0.2 噸/噸；（2）工藝參數優化設計，可直接利用二氧化碳濃度10%的化工廢氣。64.應用案例應

6、用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為山東京韻泰博負碳科技有限公司，應用單位為山東京博控股集團有限公司恒豐分公司。該項目為新建項目，設計年產負碳板材產品 25 萬噸，主要能耗種類為電力，年耗電量為 750 萬千瓦時，主要消耗原材料為外排工業廢氣和鋼渣，年消耗工業廢氣（二氧化碳濃度 10%15%）5 萬噸、年消耗鋼渣 20 萬噸。（2）主要技術改造內容：安裝混料罐、碳化反應器、壓機、坯體輸送設備等 32臺（套）關鍵設備。2022 年 6 月實施建設，實施周期 1.5 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：建設完成后，單位產品可固化二氧化碳 200 千克/噸，消減掉系統自身耗能的碳排放，實現二氧化

7、碳減排量 4.4 萬噸/年。投資額為 4480 萬元，投資回收期為 4.5 年。7（四）合成氨二氧化碳資源化綜合利用技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于煤化工合成氨工藝。2.技術原理及工藝技術原理及工藝通過優化合成氨低溫甲醇洗裝置工藝指標，提升裝置吸收及解吸能力，提高精制二氧化碳產量。使用低溫甲醇洗尾氣作為航天爐輸煤氣體和用于生產純堿，提高純堿產能，替換出的精制二氧化碳用于生產尿素。通過優化調整醋酸廠凈化裝置變壓吸附工藝，提升二氧化碳產品氣純度，回收后直接作為制氣裝置氣化劑，減少外購二氧化碳，降低原料成本。裝備結構如圖 4 所示。圖4 裝備結構圖83.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1

8、）合成氨低溫甲醇洗工藝提升，酸性氣二氧化碳回收量增加 60009000 立方米/小時；（2）凈化裝置變壓吸附，二氧化碳產品氣純度提升至95%。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為河南駿化發展股份有限公司，應用單位為河南駿化發展股份有限公司和河南順達新能源科技有限公司。改造前低濃度二氧化碳尾氣直接放空未循環利用，同時由于原材料二氧化碳不足，年生產純堿 60 萬噸，尿素生產裝置未開工，設計產能 30 萬噸/年。（2）主要技術改造內容：優化合成氨低溫甲醇洗裝置工藝指標，改造爐氣管線和壓縮機，將變壓吸附抽空三閥和抽空六閥更換為三偏心蝶閥，航天爐改用低溫甲醇洗尾氣進行輸煤。2022 年

9、 3 月實施節能改造，實施周期 9 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，回收利用二氧化碳 62.4 萬噸/年，消減掉系統自身耗能的碳排放，實現二氧化碳減排量 38.5 萬噸/年。投資額為 80 萬元，投資回收期為 2 個月。9（五）低能耗煙氣二氧化碳捕集技術及裝備1.技術適用范圍技術適用范圍適用于工業煙道氣碳捕集。2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用化學吸收工藝，煙氣經預處理后進入吸收塔，與吸收劑反應完成二氧化碳的吸收，吸收后煙氣從吸收塔頂排出。吸收劑經換熱升溫進入再生塔，加熱解吸出二氧化碳，吸收劑經換熱冷卻再次進入吸收塔，進行循環吸收。從再生塔頂部出來的二氧化碳經冷卻、氣液分離

10、、壓縮干燥、液化后進入儲罐貯存，完成整個捕集流程。工藝流程如圖 5 所示。圖5 工藝流程圖3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）新型混合胺吸收劑，二氧化碳捕集效率90%，產品二氧化碳純度99.9%；10（2）采用化學吸收劑法，碳捕集再生熱耗2.4 吉焦/噸，吸收劑損耗0.8 千克/噸。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為國家電投集團遠達環保工程有限公司，應用單位為上海長興島熱電有限責任公司。改造前燃煤機組二氧化碳直接排放未被利用，主要耗能種類為煤炭，鍋爐容量 21 兆瓦，排放量約 26 萬噸/年。（2）主要技術改造內容：新建吸收塔、再生塔、換熱器、后端壓縮機、干燥器、

11、制冷液化器、二氧化碳儲罐等設備。2022 年 6 月實施建設，實施周期 9 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，年可捕集二氧化碳 7 萬噸，消減掉系統自身耗能的碳排放，實現二氧化碳減排量 5.8 萬噸/年。投資額為 8775.95 萬元，投資回收期為 8 年。11（六）二氧化碳封存增壓泵利用關鍵技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于石油化工行業高壓常溫二氧化碳輸送增壓裝置。2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用高效抗氣蝕關鍵部件動態優化技術對二氧化碳封存增壓泵進行高效水力結構設計?；谀偷蜏刈詽櫥躁P鍵零部件制造技術研制加工工裝和工藝路線，利用多參數狀態監控與運行狀態辨識技術開發試

12、驗樣機，根據樣機試驗參數調整關鍵部件幾何結構和工作參數，有效解決二氧化碳管線輸送增壓泵工作穩定性差、效率低、汽蝕性能差等問題。設備結構如圖 6 所示。圖6 設備結構圖123.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）葉輪水力優化設計，整機額定效率達 72%，效率提升 2%3%；（2）低溫易汽化工況分體式自潤滑摩擦副結構，整機工作溫度-30-20。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為煙臺龍港泵業股份有限公司，應用單位為中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司。改造前用槽車公路運輸二氧化碳，主要耗能種類為天然氣，每年車輛運輸 6 萬輛次，使用天然氣約 300 萬立方米。（2）主要技

13、術改造內容：安裝二氧化碳管道輸送增壓泵，配套安裝現場運行監控系統及泵組沖洗系統。2022 年 9 月實施節能改造，實施周期1 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，節約天然氣 200 萬立方米/年，實現節能量2429 噸標準煤/年，二氧化碳減排量 6460 噸/年。投資額為1672 萬元，投資回收期為 2.6 年。13（七）撬裝智能二氧化碳驅油裝備及驅油工藝技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于石油行業碳捕集利用。2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用新型多缸活塞二氧化碳注入泵，利用超臨界二氧化碳對原油有降粘、膨脹等作用的特性，將氣態或液態二氧化碳注入地下油藏層，使剩余原油體積大幅膨脹

14、脫離地層水，降低原油黏度、增大其流動性，提升原油采出率。氣體二氧化碳可通過回氣管路返回儲罐，液態二氧化碳注入地下，實現二氧化碳埋存。系統采用自動化控制，實現驅油開采和二氧化碳埋存智能化運行管理。設備結構如圖 7 所示。圖7 設備結構圖143.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）多缸活塞式二氧化碳注入泵，流量大、壓力高，工作效率90%；（2）二氧化碳氣液分離，驅油管路預冷，關鍵設備使用壽命延長 5 年。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為博山水泵制造廠，應用單位為中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司。該項目為新建項目，將齊魯石化捕集的二氧化碳，注入勝利油田地下油層進行驅

15、油并就地封存，主要耗能種類為電力，設計規模為二氧化碳注入量 100 萬噸/年，單臺設備二氧化碳注入量為 8 噸/小時，耗電量為 1671.12 萬千瓦時/年。（2）主要技術改造內容：建設 10 座無人值守注氣站，安裝 22 套二氧化碳注入驅油裝置。2022 年 6 月實施建設，實施周期 10 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：建設完成后，單臺設備二氧化碳埋存量為 5.76 萬噸/年，消減掉系統自身耗能的碳排放，實現二氧化碳減排量 125.3萬噸/年。投資額為 1160 萬元，投資回收期為 3 年。15（八）生物質鍋爐富氧燃燒制綠碳技術1.1.技術適用范圍技術適用范圍適用于生物質爐排鍋爐。2

16、.2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用生物質鍋爐富氧燃燒模塊和碳捕集模塊改造煙風系統，通過設置煙氣再循環旁路煙道，將引風機出口煙氣回引至送風口，以氧氣/二氧化碳氣體代替空氣實現富氧燃燒，獲得高濃度二氧化碳原料煙氣。針對高濃度二氧化碳原料煙氣開發碳捕集提純技術，原料煙氣依次通過預處理、變壓吸附提純、煙氣壓縮、變溫吸附干燥、液化、精餾，最終獲得二氧化碳產品。工藝流程如圖 8 所示。圖8 工藝流程圖3.3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標（1）鍋爐富氧燃燒，效率提高1%，送引風機功耗下降 20%；（2）富氧燃燒與碳捕集結合，碳捕集率85%，二氧化碳純度99%。164.4.應用案例應用案例該技術為

17、研發類技術，暫無應用案例。技術提供單位為上海發電設備成套設計研究院有限責任公司。17（九）電解二氧化碳制合成氣技術1.1.技術適用范圍技術適用范圍適用于電解二氧化碳制合成氣工藝。2.2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用二氧化碳電解反應槽，以二氧化碳氣體和電解液中的水為原料，在電能的作用下，二氧化碳和水在電解反應器陰極催化劑作用下接受電子轉化為合成氣。電解液中的水在電解反應器陽極催化劑作用下釋放出電子分解為氧氣。整個轉化過程僅有二氧化碳和水參與消耗，電解質運行無損耗，可以將工業行業二氧化碳濃度在 10%100%之間的煙氣轉化為合成氣進一步使用。技術原理如圖 9 所示。圖 9 技術原理圖3.3.技

18、術功能特性技術功能特性及指標及指標新能源電解二氧化碳制合成氣，每立方米合成氣減少二氧化碳排放 1.84 千克。184.4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為碳能科技（北京）有限公司，應用單位為內蒙古伊泰化工有限責任公司。該項目為新建項目，項目設計規模為 4.6 萬標立方米合成氣/年，主要耗能種類為風電，主要消耗原料為二氧化碳，單位體積合成氣耗電量為 6.5 千瓦時/標立方米。（2）主要技術改造內容：建設一套百噸級電解二氧化碳制合成氣裝置，包括電化學反應器、磁力循環泵、氣液分離罐等。2019 年 9 月實施建設，實施周期 1 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：建設完成后，單位體

19、積合成氣消耗二氧化碳 0.67 千克/標立方米，實現二氧化碳減排量 30.8 噸/年。投資額為 90 萬元，投資回收期為 10 年。19（十）生物質綠能顆粒制備技術1.1.技術適用范圍技術適用范圍適用于化石燃料替代。2.2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用自主研發的可移動式生物質連續高溫水洗炭化技術，生物質在一定溫度壓力作用下實現半纖維素熱解，改善疏水特性，降低纖維韌性易于研磨，提高能量密度和含碳率，從而將生物質原料轉化為高熱值、疏水易存儲、離子含量可控的類煤化零碳燃料。生產裝置采用模塊化設計，水洗反應時間根據燃料品質需求可調，解決生物質原料體積大、密度低和爐具適應性差等問題。工藝流程如圖 1

20、0 所示。圖10 工藝流程圖3.3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標（1）生物質廢棄物直接轉為類煤化疏水顆粒燃料，熱值 4000 大卡/千克，密度 1.5 噸/立方米；20（2）移動式模塊化設計，單條產線基礎產能 5000 噸/年。4.4.應用案例應用案例該技術為研發類技術，暫無應用案例。技術提供單位為上海發電設備成套設計研究院有限責任公司。21（十一）鋼鐵工業尾氣生物發酵制乙醇技術1.1.技術適用范圍技術適用范圍適用于鋼鐵等行業含一氧化碳工業氣體利用。2.2.技術原理及工藝技術原理及工藝以工業轉爐煤氣（主要成分為一氧化碳）為原料，通過微生物發酵，將一氧化碳轉化為乙醇、乙酸等代謝產物，再利

21、用蒸餾塔提取發酵液中的乙醇。提取乙醇后的含菌液經離心機分離菌體蛋白，清液經厭氧反應器除去大部分化學需氧量（COD）后進入后續脫氮除磷系統，達標排放，發酵尾氣進一步分離未完全反應的一氧化碳后排放，同時副產 1 兆帕飽和蒸氣。該技術發酵效率高，工藝流程短，可實現無機碳到有機碳的轉化及固定。工藝流程如圖 11 所示。圖11 工藝流程圖3.3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）無氫氣參與下實現一氧化碳轉化，發酵過程一氧化碳轉化率80%；22（2）連續發酵保證乙醇濃度穩定，發酵液乙醇濃度45 克/升。4 4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為河北首朗新能源科技有限公司，應用單位為

22、河北首朗新能源科技有限公司。該項目為新建項目，采用工業轉爐煤氣生物發酵制乙醇，主要耗能種類為電，主要消耗原料為轉爐煤氣，設計生產乙醇 4.5 萬噸/年，消耗轉爐煤氣 3.67 億立方米/年，單位產品電耗為 2500 千瓦時/噸。（2）主要技術改造內容：建設工業轉爐煤氣生物發酵制乙醇裝置，包括氣體處理工段、發酵工段、蒸餾工段、輔料和 CIP 工段、成品罐區、飼料工段、污水工段及輔助裝置。2016 年 8 月實施建設，實施周期 2 年。（3）節能降碳效果及投資回收期：建設完成后，生產每噸乙醇對比轉爐煤氣燃燒發電可減少二氧化碳 1.985 噸，實現二氧化碳減排量 8.9 萬噸/年。投資額為 4.17

23、 億元，投資回收期為 5.27 年。23（十二）生活垃圾提取塑料剩余物制備清潔能源燃料技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于生活垃圾制備清潔燃料。2.技術原理及工藝技術原理及工藝采用高壓微電子技術，使塑料帶電分離。收集生活垃圾中的廢棄塑料，通過清洗分揀設備對不同種類塑料進行縮融塑料顆粒清洗分選，將塑料低溫裂解液化，聚合生成新塑料。提取塑料后的剩余垃圾通過生物法干化除臭、粉碎、固化成型、無害化陳化反應及生物菌群分解催化制備清潔能源燃料，減少環境污染。工藝流程如圖 12 所示。圖12 工藝流程圖3.技術功能特性技術功能特性及指標及指標（1）生活垃圾廢棄塑料充分回收利用，塑料提取率達95%，塑料潔凈

24、率達 99.9%；（2）成品清潔燃料可長期儲存，燃料熱值3500 大卡/千克。244.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為北京綠安創華環?？萍加邢薰?，應用單位為北京富杰偉業環保工程技術有限公司。改造前生活垃圾焚燒處理無回收利用，日處理生活垃圾 100 噸，單位垃圾焚燒產生二氧化碳 1 噸/噸。（2）主要技術改造內容：新建回收系統，增設微電子提取塑料設備、化學催化清洗設備及無害化反應器集成設備，回收制備再生塑料和清潔燃料。2023 年 8 月實施建設，實施周期 8 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：改造完成后，廢棄塑料回收率為 95%，單位垃圾二氧化碳排放量降低至 0.0234 噸/噸，實現二氧化碳減排量 3.52 萬噸/年。投資額為 2000 萬元，投資回收期為 1 年。