日前,北极星节能环保网从国家发改委获悉:为贯彻落实“十二五”规划《纲要》和《“十二五”控制温室气体排放工作方案》的有关要求,加快低碳技术的推广应用,促进2020年我国控制温室气体行动目标的实现,我们组织编制了《国家重点推广的低碳技术目录》,现向社会公开征求意见。具体技术详情如下:
21 废聚酯瓶片回收直纺工业丝技术
一、技术名称:废聚酯瓶片回收直纺工业丝技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:纺织行业废聚酯瓶片回收再利用
四、该技术应用现状及产业化情况
聚酯由于具有质轻、透明等特点,已经成为瓶装水、食品等包装材料最重要的原料。近年来,我国累计聚酯废瓶社会存量约1000万吨,其中多数为一次性使用,如果不回收利用,既造成资源浪费,也严重污染环境。该技术开发了废聚酯瓶片液相增粘/均化直纺产业用涤纶长丝关键技术与装备,可有效解决废聚酯瓶片回收利用问题。目前,应用该技术已在山东阳信建成1条年产5000吨生产线,在行业内具有较大的推广潜力。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术通过回收利用废旧聚酯瓶生产涤纶长丝,降低了生产化工合成原料的石油消耗,减少了二氧化碳排放。在原料进化方面,该技术重点去除原料中的杂质,获得符合质量要求的洁净聚酯瓶片;在熔体制备及纺丝方面,研制出大压缩比和大长径比的螺杆挤压机系统、卧式自清洁单轴液相增粘反应器和鼠笼搅拌均化反应釜,保证了熔体可以满足纺丝各项指标要求;同时,采用双级过滤器、高粘度熔体低温输送系统和小型节能纺丝箱体、专用组件优化直纺等工艺,解决了由于废聚酯瓶片熔体粘度低、分布宽以及生产过程中易堵塞过滤器和纺丝组件而难以生产涤纶工业丝、FDY(全拉伸丝)长丝以及高品质的POY(预取向丝)的难题。
2. 关键技术
(1)废瓶片杂质分离与清洗及干燥技术
开发了瓶片除铁、水分离瓶盖筛选优化装置、瓦片挡料板预结晶装置、螺旋式搅拌器与两道卸环干燥机,采用二级过滤技术,净化并获得可纺性好的废聚酯瓶片熔体。
(2)平推流液相增粘反应器及配套技术
设计和开发出平推流单轴液相增粘反应器及其工艺技术,操作性能稳定,搅拌轴附有可随轴转动的叶片,与安装于壳体上的静止叶片相交,可起到清洁成膜叶片和设备表面的作用;同时也起到熔体成膜和输送的作用,确保熔体表面更新速率,设备内熔体填充率通常可达30%~60%,具有足够脱挥空间,避免高粘度熔体返混,熔体流动无死角,防止熔体热降解。
(3)废瓶片直纺涤纶工业丝纺丝技术
开发了卧式自清洁单轴液相增粘反应器,将净化处理的废聚酯瓶片熔体增粘使其符合涤纶工业丝的技术指标,结合研制专用于纺工业丝的高粘度熔体低温输送系统和小型节能纺丝箱体、专用组件,以及多级拉伸热定型卷绕一体机,从而形成废聚酯瓶片直纺涤纶工业丝集成技术。
3. 工艺流程
经收集、分类、净化、干燥后的废聚酯瓶片通过螺杆挤压输送系统进入液相增粘反应器增粘,然后通过高粘度熔体低温输送系统输送至纺丝系统,制备出高值化的回收工业涤纶丝,如图1所示。
图1 废聚酯瓶片回收直纺工业丝工艺技术路线图
核心技术液相增粘工艺的整个系统包括液相增粘反应器、真空系统、热媒加热系统及熔体输送系统,如图2所示。
图2 液相增粘工艺示意图
六、主要技术指标
1. 干燥后的废聚酯瓶片:含水率≤50ppm;
2. 熔体特性粘度:≥0.85±0.05dl/g;
3. 聚酯工业丝:断裂伸长率为12%~18%,停留时间≤1h;
4. 增粘反应器无清洗运行周期:3个月;
5. 过滤器过滤精度:1级 ≤40μm,2级 ≤25μm;
6. 滤芯更换周期:1级 ≥36h,2级 ≥48h;
7. 纺丝组件更换周期:>15天。
七、技术鉴定情况
该技术于2007年通过了山东省科技厅组织的科技成果鉴定,2011年通过了中国纺织工业联合会组织的科技成果鉴定,并获得2项国家实用新型专利。
八、典型用户及投资效益
典型用户:龙福环能科技股份有限公司。
典型案例
案例名称:废瓶片直纺涤纶工业丝成套装备和工艺开发项目
建设规模:5000t/a直纺再生涤纶工业丝生产线。项目建设条件:在原有清洗分拣装置后,经螺杆喂料熔融后,接入液相增粘系统,建立回收废瓶片直纺工业丝装置。主要建设内容:建立起一条以回收废旧聚酯瓶片为原料,通过液相增粘工艺直接纺涤纶工业丝的工业化示范生产线。主要设备为新型瓶片干燥设备、螺杆挤压机、液相增粘均化反应器。项目投资额700万元,建设期2年。项目年减排量2.2万tCO2。项目经济效益为利用回收瓶片料生产涤纶长丝,吨利润在2000元左右,年利润约为1000万元,投资回收期约1年。项目减排成本为-15~-5元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
该技术的应用开拓了废旧资源综合利用的途径,提高了产品附加值。按目前1000万吨废聚酯瓶片计算,预计未来5年推广应用比例达10%,可形成年碳减排能力350万tCO2。
22 沥青混凝土拌合站天然气替代燃油改造技术
一、技术名称:沥青混凝土拌合站天然气替代燃油改造技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:交通运输 沥青拌合站
四、该技术应用现状及产业化情况
以天然气替代燃油作为沥青拌合站的加热燃料,已具备成熟的技术条件及良好的环境效益。目前全国沥青拌合站数量约5600台,沥青混凝土年生产能力约2.8亿吨,沥青拌合站“油改气”数量约800台,改造数量约占总数量的14%,具有较大的推广应用潜力。
五、技术内容
1. 技术原理
将现有的沥青混凝土拌合设备的燃油式燃烧器升级改造为燃气式燃烧器,用天然气为沥青混凝土拌合设备提供燃料,同时进行燃烧系统和控制系统综合改造。改造后有效降低沥青混凝土的单位加工能耗,节约了燃料使用,减少了二氧化碳排放。
2. 关键技术
(1)燃烧系统升级改造技术
将沥青拌合站原有的以重油为燃料的骨料加温系统和以轻质燃油为燃料的沥青加保温系统的燃烧器,改造为可同时使用轻重燃油和天然气的燃烧器,同时对燃烧器的控制系统进行相应的升级改造,使改造后的燃烧控制系统与原有设备的控制系统相匹配。改造后的燃烧器具有自动吹扫、自动点火、火焰检测、负荷自动调节、熄火自动保护、天然气高低压自动保护等功能;
(2)管道天然气控制技术
将管道天然气通过减压处理到和沥青拌合站的燃烧器匹配的气压条件下,再通过天然气控制阀组供气给沥青拌合楼的燃烧系统,确保气压的稳定供应。
3. 工艺流程
沥青混凝土拌合站天然气替代燃油改造工艺流程图见图1。
图1 沥青混凝土拌合站天然气替代燃油改造工艺流程图
六、主要技术指标
加工能耗:8m3天然气/吨沥青混合料。
七、技术鉴定情况
该技术通过了浙江嘉兴沪杭养护中心、浙江顺畅高等级公路养护公司等多个项目验收,并在山东、江苏、河北等地完成了上百个技术改造项目。
八、典型用户及投资效益
典型用户:浙江顺畅高等级公路养护有限公司、浙江嘉兴高速公路有限责任公司等。
典型案例1
案例名称:浙江萧山沥青拌合站油改气项目
建设规模:10万吨/年沥青混合料。项目建设条件:使用燃油的沥青拌合站。主要建设内容:天然气燃烧设备置换,燃烧控制系统置换,配套撬装天然气减压站建设。主要设备为天然气燃烧器、天然气控制阀组、撬装减压站等。项目总投资110万元。项目建设期1个月。项目减排量790tCO2。经济效益为年节约燃料成本及维护费用52万元,投资回收期约2年,项目减排成本70~120元/tCO2。
典型案例2
案例名称:沪杭养护中心骨料生产项目
建设规模:年骨料生产能力10万吨。项目建设条件:使用燃油的沥青拌合站。主要建设内容:天然气燃烧设备置换,燃烧控制系统置换,配套撬装天然气减压站建设。主要设备为天然气燃烧器、天然气控制阀组、撬装减压站等。项目总投资150万元。项目建设期4个月。项目减排量950tCO2。经济效益为年节约燃料成本及维护费用50万元,投资回收期约3年,项目减排成本70~120元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
随着国内沥青拌合站“油改气”的逐步推进,预计未来5年,约有1.4亿吨沥青混凝土采用天然气拌合站生产,该技术推广比例达50%,可形成年碳减排能力110万tCO2。
23 罐式煅烧炉密封改造技术
一、技术名称:罐式煅烧炉密封改造技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:有色金属 炭素行业
四、该技术应用现状及产业化情况
炭素行业普遍采用罐式炉煅烧石油焦作为原料制备主要手段之一,其产能约350万t/a。虽然该技术具有煅烧质量好,原料损耗低于其它煅烧方式等优点,但仍有3%-4%的石油焦被烧损,且煅烧过程中冷却用水量大,造成了能源与水资源的浪费。该技术采用负压密封原理,降低了石油焦的烧损率。目前,该技术已初步实现了产业化,并在山东省部分企业进行了应用,节能减排效果良好。
五、技术内容
1.技术原理
通过集成使用煅烧炉负压密封节能技术,阻止空气进入罐式煅烧炉内,将排料口进入的空气阻断,降低了石油焦烧损,同时冷却水用量减小。达到罐式煅烧炉煅烧石油焦降低原料消耗的目的,同时减小循环冷却水量可取得节能效果,减少CO2 排放。
2.关键技术
(1)罐式煅烧炉负压密封技术;
(2)罐式煅烧炉循环冷却水系统改造技术。
3.工艺流程
罐式煅烧炉密封技术工艺流程见图1。
图1罐式煅烧炉排料及除尘系统布局图
图2 罐式煅烧炉排料及除尘系统侧视图
六、主要技术指标
1.石油焦烧损率由4.44%降低到1.73%;
2.减少循环水用量3.6万吨/年。
七、技术鉴定情况
该技术于2012年通过山东省科技厅鉴定,并获得了德州市科学技术奖二等奖;2010年获得实用新型专利1项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:嘉峪关索通预焙阳极有限公司、索通发展股份有限公司等。
典型案例1索通发展股份有限公司一厂煅烧密封改造技术
建设规模:12万吨预焙阳极煅烧炉生产线。建设条件: 已有预焙阳极煅烧炉生产线。主要建设或改造内容:煅烧炉密封节能技术主要是在炭素生产过程中,根据罐式煅烧炉排料口装置实际情况,采用负压密封技术将排料口空气阻断,可使进入煅烧炉罐内空气量得到有效遏制,使煅烧炉炭质烧损减少,冷却水用量减小,减少CO2 排放。主要设备:煅烧炉密封装置、除尘系统。项目总投资额为800万元,项目建设期为6个月。年减排量:石油焦烧损降低2.7%,年减少石油焦消耗3.14千吨,年减少二氧化碳排放2.5万吨,年减少循环水用量3.6万吨。减排成本为200~350元/tCO2。年经济效益约630万元。投资回收期约15个月。
九、推广前景和减排潜力
目前,国内年采用罐式炉煅烧石油焦的产能约350万t/a,其石油焦烧损率在4.4%左右,应用该技术后石油焦烧损率仅为1.7%左右,预计未来五年,该技术在炭素生产行业的推广比例可达到50%,形成年减排能力22万tCO2。
24 低浓度瓦斯真空变压吸附提浓技术
一、技术名称:低浓度瓦斯真空变压吸附提浓技术
二、技术类别:零碳技术
三、所属领域及适用范围:煤炭行业低浓度瓦斯利用
四、该技术应用现状及产业化情况
煤矿通风瓦斯俗称“乏风”,所含甲烷浓度在0.75%以下。据统计,我国煤矿每年排放的甲烷中,矿井乏风占80%左右,约为150 亿m3,其产生的温室气体效应约为2 亿tCO2当量。乏风回收利用的技术问题一直没有得到很好的解决,大量乏风直接排放不仅浪费了能源,而且对环境也会产生不容忽视的影响。目前,淮南矿业集团、贵州盘江煤矿、晋煤集团等均已开展了低浓度煤矿瓦斯的利用,并初步形成了一定的产业化规模。
五、技术内容
1.技术原理
采用理论分析、实验室研究、现场实测等多种研究手段,对低浓度瓦斯气真空变压吸附法(VPSA)提浓技术进行了全面、系统的研究。围绕瓦斯气提浓技术这一难点问题,充分利用当今的真空变压吸附理论,研究出高效经济的低浓度瓦斯气VPSA提浓技术。
主要技术内容包括:
(1)由于使用了在低压下具有较大吸附容量的低压甲烷吸附剂,使整个吸附过程在常压下进行,减少了压缩、升压环节,降低了能耗和投资,提高了安全性;
(2)VPSA提浓装置的吸附塔由6塔或8塔组成,可以多塔吸附,也可实现多塔再生。吸附塔内采用了多层复杂的静电消除设施;
(3)原料气的甲烷浓度可以低到12%左右,而产品气的甲烷浓度一步就能达到30%以上。只通过一步吸附提浓就可实现瓦斯气的提浓。甲烷产品气回收率最高可达95%;
(4)由于实现了12%左右低浓度瓦斯通过VPSA技术提高浓度到30%以上,扩大了煤矿低浓度瓦斯利用的范围。
2.关键技术
(1)低压吸附提浓工艺流程
开发了多次均压的低压真空再生吸附提浓瓦斯中甲烷的工艺流程,实现了在小于20kPa.G压力下,将浓度为12%左右的低浓度瓦斯提浓到30%以上,能耗低,经济性好;
(2)吸附剂的开发与优化
通过多种吸附剂的对比和改进,开发了高效的低压CH4吸附剂,吸附性能可以达到:静态CH4吸附容量大于25ml/g(0.1MPa.G,25℃),CH4/N2和CH4/O2分离系数大于4;
(3)吸附塔的结构设计与优化
吸附塔结构的优化,进一步改善了提浓的效果,并且确保消除静电和安全运行。
3.工艺流程
采用 VPSA提浓工艺流程,以装置为六个吸附塔为例,其吸附和再生工艺过程由吸附、均压降压、抽真空、均压升压和产品气升压等步骤组成。具体工艺过程如下:
(1)吸附过程;
(2)均压降压过程;
(3)抽真空过程;
(4)均压升压过程;
(5)产品气升压过程。
经上述步骤,吸附塔完成一个完整的“吸附-再生”循环过程,并为下一次吸附做好准备。6个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作 ,即可实现 CH4气体的连续提浓。工艺流程图见图1。
图1低浓度瓦斯真空变压吸附提浓技术工艺流程图
六、主要技术指标
原料气能力: 5000-10000Nm3/h;
原料气压力:不大于20kPa•G;
产品气(CH4浓度30%以上):一段提浓达到30%以上,能力1800 Nm3/h;
排放尾气浓度:小于3%;
负荷调节范围: 70%~120%;
年运行小时数:可达7500小时/年。
七、技术鉴定情况
该技术于2011年通过安徽省科技成果鉴定,2011年8月获得1项发明专利授权,2012年获得实用新型专利授权1项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:安徽省淮南市淮南矿业(集团)有限责任公司等。
典型案例1
案例名称:谢一矿瓦斯提纯项目
建设规模:公称处理原料气能力(CH4浓度12%以上)5000Nm3/h,公称产品气(CH4浓度30%以上)能力1800 Nm3/h。主要建设内容:对谢一矿低浓度瓦斯进行提纯,提供民用燃气用户4万户,瓦斯发电装机容量4360kW。主要设备为吸附塔、自控仪表、水环式真空泵等。项目投资额1310万元,建设期3个月。年经济效益1240万元,投资回收期约1年,年减排量2.5万tCO2。减排成本为50~100元/tCO2。
典型案例2
案例名称:新庄孜瓦斯浓缩项目
建设规模:公称处理原料气能力(CH4浓度12%以上)10000Nm3/h,公称产品气(CH4浓度30%以上)能力3300 Nm3/h。主要建设内容:回收低浓度瓦斯气,用于居民燃气供应。主要设备为吸附塔、自控仪表、水环式真空泵、专用吸附剂、往复式加压机等。项目投资额2289万元,建设期8个月。年经济效益1920万元,投资回收期约1年,年减排量4.1万tCO2。减排成本约50~100元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
预计未来五年,该技术在全国煤矿瓦斯利用领域的推广应用比例可达2%,每年利用的低浓度瓦斯可达45000万m3。形成的年二氧化碳减排能力约500万tCO2。同时,每年可减少灰渣排放量200万吨,减少低空烟尘排放量5000吨,具有较好的低浓度瓦斯气VPSA社会和环境效益。
25 降低铝电解生产全过程全氟化碳(PFCs)排放技术
一、技术名称:降低铝电解生产全过程全氟化碳(PFCs)排放技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:有色金属电解铝行业
四、该技术应用现状及产业化情况
全氟化碳(PFCs)是电解铝过程中产生的具有较强温室效应的气体,据统计一般由阳极效应和非阳极效应产生的二氧化碳为0.11tCO2/t-Al,因此推广应用可实现阳极效应系数低且效应持续时间少的电解铝技术是有色金属行业的低碳发展方向之一。目前,该技术已在10万吨电解铝生产线上进行了工业示范应用,且在700余台预焙电解槽进行了应用,减排效果良好。
五、技术内容
1.技术原理
在多相高温强蚀熔盐体系下,利用氧化铝浓度定值控制技术,避免或减少氧化铝浓度落入PFC生成区,既可获得较高的电流效率,又能有效预防避免或减少因氧化铝浓度过低造成的PFCs排放;利用氧化铝下料异常处理与报警及限电情况下低阳极效应控制技术,消除或减少因设备、原料、供电不正常导致的电解铝生产过程PFCs的排放;研制出阳极效应自动熄灭技术,快速熄灭已发生的阳极效应,实现PFCs的减排;利用下料口维护技术,保证下料口畅通,使控制指令得到有效执行,进一步保障系统正常运行。
2.关键技术
(1)氧化铝浓度定值控制技术;
(2)阳极效应自动熄灭技术;
(3)火眼维护技术;
(4)异常处理与报警及限电情况下低阳极效应控制技术。
3.工艺流程
降低铝电解生产全过程全氟化碳(PFCs)排放技术原理见图1。
图1降低铝电解生产全过程全氟化碳(PFCs)排放技术
六、主要技术指标
阳极效应系数≤0.01,PFC折合的当量CO2排放小于0.09t CO2/t-Al。
七、技术鉴定情况
2009年“无效应低电压铝电解技术的开发与工业应用”获得了国家科技进步二等奖;2011年通过了有色行业协会的科学技术成果鉴定;2012年获得中国有色金属协会的有色金属工业科学技术奖一等奖。目前已获得发明专利1项,实用新型专利4项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:山西华圣铝业有限公司,云南铝业股份有限公司等。
典型案例1
案例名称:山西华圣铝业有限公司全氟化碳减排示范工程
建设规模:22万吨电解铝生产线。建设条件: 300kA电解系列,274台电解槽。主要改造内容:电解槽控制系统的升级换代,下料锤头和下料器的更新,在线检测数据信号光缆安装,小下料器制作安装,电解槽内衬结构优化。主要设备为槽控机、监控机等。项目总投资额200万元,建设期为1年。经济效益:考虑CDM收益,可获得1500万元的减排量收益,不考虑CDM收益,则项目经济效益为0。项目年减排量15万tCO2。碳减排成本为5~15元/tCO2。
典型案例2
案例名称:云南铝业股份有限公司全氟化碳减排项目
建设规模:22万吨电解铝生产线。建设条件: 300kA电解系列,274台电解槽。主要改造内容:电解槽控制系统的升级换代,下料锤头和下料器的更新,在线检测数据信号光缆安装,小下料器制作安装,电解槽内衬结构优化。主要设备为槽控机、监控机等。项目总投资额200万元,建设期为1年。经济效益:考虑CDM收益,可获得1500万元的减排量收益,不考虑CDM收益,则项目经济效益为0。项目年减排量15万tCO2。碳减排成本为5~15元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
目前该技术已经在712台300kA电解槽上推广应用,铝产量约占全国铝产量的3%。预计未来五年,该技术计划推广应用到全国30%的铝产量,形成的年碳减排能力约280万tCO2。