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CSPPLAZA光熱發電網訊：據外媒報(bao)道，全球(qiu)主要水泥(ni)生產(chan)商CEMEX目(mu)前正在與瑞士初創(chuang)企(qi)業(ye)Synhelion合作，即將向世(shi)人展示全球(qiu)首個使用(yong)高(gao)溫太陽能技(ji)術零排放生產(chan)水泥(ni)的系統。作為蘇(su)黎世(shi)聯邦(bang)理(li)工工學院ETH Zurich一個研究太陽能分支機構所衍生出的企(qi)業(ye)，Synhelion主要研究利用(yong)可產(chan)生1500℃高(gao)溫的先(xian)進聚光(guang)熱利用(yong)技(ji)術來替代工業(ye)用(yong)熱等應(ying)用(yong)場景。

目前水泥制造業每年排(pai)放的二氧(yang)化(hua)(hua)碳約占全球(qiu)二氧(yang)化(hua)(hua)碳排(pai)放量的8%，合作雙方將首先建設一個1MW規模的試驗系統證明上述創新的太陽能(neng)熱(re)能(neng)解決方案可以用(yong)于(yu)替代(dai)水泥制造業中所燃燒消耗的化(hua)(hua)石能(neng)源，并(bing)助力人類應對該項關(guan)鍵氣(qi)候(hou)挑戰。

CEMEX公(gong)司負責人(ren)Davide Zampini對此表示：“其實(shi)我們研究太陽能熱(re)利用技術已經有一段時間了(le)，該技術具備大幅降低水泥生產(chan)過(guo)程中所(suo)排放(fang)二氧化碳的(de)潛力，因此Synhelion引起了(le)我們的(de)興趣(qu)。”

首次嘗試碳捕捉+太陽能熱利用組合技術

據悉，Davide Zampini不(bu)僅關注(zhu)太(tai)陽(yang)能供(gong)熱技術，還致力于(yu)解決水(shui)泥生產制造過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)最棘手(shou)的問(wen)題——石(shi)灰石(shi)煅(duan)燒反(fan)應過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)會(hui)排放出大量二(er)氧化碳。據其介紹，水(shui)泥制造過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)排放的二(er)氧化碳主要有兩種來(lai)源，其中(zhong)(zhong)約三(san)分之一來(lai)自(zi)化石(shi)燃料燃燒過(guo)程(cheng)(cheng)，剩(sheng)余約三(san)分之二(er)則由煅(duan)燒反(fan)應本身的化學反(fan)應所(suo)生成。

雖然(ran)很多(duo)機(ji)構(gou)都(dou)在(zai)研(yan)究將太陽(yang)能熱利用技(ji)術應用于水泥生產(chan)過程(cheng)，但CEMEX和Synhelion的(de)項目第一(yi)次將碳(tan)捕捉過程(cheng)也納入了研(yan)究。

當前很多碳(tan)捕(bu)捉研(yan)究(jiu)項(xiang)目是(shi)從(cong)燃煤電廠(chang)排出的煙(yan)氣(qi)中(zhong)提取二(er)氧(yang)化碳(tan)，因為此時的煙(yan)氣(qi)已經處在一個沒有空氣(qi)的閉環(huan)系統(tong)中(zhong)，不會再排放氮氧(yang)化物。但由于煤是(shi)在空氣(qi)中(zhong)燃燒，而空氣(qi)的主要成分就是(shi)氮氣(qi)，因此從(cong)燃煤電廠(chang)煙(yan)氣(qi)中(zhong)分離二(er)氧(yang)化碳(tan)既復雜又昂(ang)貴。

但如(ru)果CEMEX利用太陽能熱利用技術替代(dai)水泥生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)(guo)程中(zhong)被燃(ran)燒(shao)的化石燃(ran)料，生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)(guo)程中(zhong)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的廢氣(qi)則將不包含化石燃(ran)料燃(ran)燒(shao)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的多種副(fu)產(chan)(chan)物(wu)，凈化與提取難度(du)也將大大降低。

據Davide Zampini介紹，根據高溫氣相色譜的檢測結果，太陽能熱利用水泥生產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到Synhelion相關項目的同步太陽能燃料合成工廠。【深入了解Synhelion太陽能燃料技術可點擊查詢：基于聚光集熱技術的太陽能航空燃料項目正加速推進，2022年或實現銷售】

也可觀看如下視頻深入了解：

來自(zi)Synhelion的(de)科(ke)研(yan)人員Ambrosetti表示，我們(men)(men)目前(qian)還(huan)在(zai)與一家大型石油公司(si)和瑞士國(guo)際(ji)機場合作(zuo)生產(chan)太陽(yang)能飛機燃(ran)料(liao)(liao)，我們(men)(men)的(de)系統可(ke)(ke)以(yi)(yi)為(wei)水泥(ni)(ni)廠(chang)提供(gong)熱量，而(er)CEMEX可(ke)(ke)以(yi)(yi)為(wei)我們(men)(men)提供(gong)生產(chan)太陽(yang)能燃(ran)料(liao)(liao)所需(xu)的(de)原材料(liao)(liao)二(er)氧(yang)化碳(tan)，而(er)且水泥(ni)(ni)廠(chang)可(ke)(ke)以(yi)(yi)提供(gong)非常好的(de)、值得捕捉(zhuo)的(de)高濃(nong)度二(er)氧(yang)化碳(tan)，然(ran)后我們(men)(men)可(ke)(ke)以(yi)(yi)利(li)用這(zhe)些二(er)氧(yang)化碳(tan)生產(chan)合成燃(ran)料(liao)(liao)。

未來或將建設150MW規模的商業化光熱系統

據悉，在水泥生(sheng)產(chan)過程中Synhion所使用(yong)的(de)聚光(guang)裝置與(yu)制造太陽能(neng)燃(ran)料(liao)稍有不同，用(yong)于水泥廠的(de)聚光(guang)系(xi)統仍將保留相同的(de)鏡場、吸熱器和儲熱系(xi)統，但(dan)去掉(diao)了太陽能(neng)反應(ying)堆（二氧化碳和水等發生(sheng)反應(ying)生(sheng)成太陽能(neng)燃(ran)料(liao)的(de)裝置）。

按照雙方計劃，1MW的(de)(de)(de)試(shi)驗系(xi)統(tong)將(jiang)于2022年底前投入使用(yong)(yong)。據Ambrosetti介紹，雙方最初的(de)(de)(de)設(she)想是(shi)(shi)建設(she)一(yi)個1MW的(de)(de)(de)熱利(li)(li)用(yong)(yong)系(xi)統(tong)，將(jiang)配置2000平(ping)方英尺的(de)(de)(de)太陽能定日鏡(jing)場。當(dang)然(ran)，這(zhe)是(shi)(shi)一(yi)個非常小(xiao)的(de)(de)(de)、用(yong)(yong)于試(shi)驗的(de)(de)(de)系(xi)統(tong)。如果(guo)匹配商(shang)業(ye)化(hua)運行的(de)(de)(de)水(shui)泥廠，未來將(jiang)建設(she)150MW以內的(de)(de)(de)商(shang)業(ye)化(hua)熱利(li)(li)用(yong)(yong)系(xi)統(tong)。

圖：系統工作原理

Ambrosetti介(jie)紹，生產過程(cheng)中所產生的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)傳(chuan)熱(re)流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)——二氧化(hua)(hua)碳(tan)和水蒸氣(qi)混(hun)合物將在太陽能接收(shou)器(qi)中被加熱(re)至1500℃以(yi)上（氣(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將在閉環系統中工作），熱(re)的(de)(de)混(hun)合傳(chuan)熱(re)介(jie)質被送入水泥(ni)火法處理階(jie)段（替代化(hua)(hua)石燃(ran)料(liao)供熱(re)），進(jin)入回(hui)(hui)轉窯和預(yu)分解爐，以(yi)逆流(liu)(liu)的(de)(de)方式(shi)加熱(re)材料(liao)。經過換熱(re)后，一些已經被冷卻至800-1000℃左右的(de)(de)高(gao)溫流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)被送回(hui)(hui)接收(shou)器(qi)再次加熱(re)，而煅燒產生的(de)(de)所有二氧化(hua)(hua)碳(tan)都留在水泥(ni)生產系統中并與傳(chuan)熱(re)流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)混(hun)合。因此，煅燒產生的(de)(de)多余二氧化(hua)(hua)碳(tan)會不(bu)斷從傳(chuan)熱(re)流(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)中被提取(qu)出(chu)去。

此(ci)外，由于水泥廠生產為(wei)連續進(jin)行(xing)，不宜頻繁啟停。這時，儲熱系統將可以(yi)用(yong)于連續向(xiang)水泥廠輸送(song)(song)太(tai)陽能熱能，另外一旦儲熱流(liu)體溫度開始下(xia)降，還可以(yi)采用(yong)電(dian)力或氫氣(qi)等提供輔助(zhu)能源，以(yi)確保全天候穩定的熱量輸送(song)(song)。

水泥生產碳排放市場潛力巨大

據了解，許多水泥生產地區也擁有(you)良好(hao)的(de)太陽能資源(yuan)，因此上(shang)述太陽能解決方案(an)具備(bei)大規模復制部署(shu)的(de)潛力。僅CEMEX本(ben)身就(jiu)在墨西哥、美(mei)(mei)國、中南美(mei)(mei)洲(zhou)和(he)加勒比、歐洲(zhou)、中東、非洲(zhou)和(he)亞洲(zhou)等20多個(ge)國家設有(you)水泥廠(chang)，其中許多國家也有(you)氣候變化相關的(de)限制要(yao)求。

Davide Zampini表(biao)示：“我(wo)(wo)們這(zhe)樣做既是為了(le)我(wo)(wo)們自(zi)己，也是為了(le)整個行業(ye)(ye)。不僅在歐洲和加利(li)福尼亞，在世界上許多(duo)其他國(guo)家(jia)，碳(tan)排放(fang)正變(bian)得越來越重要，相(xiang)關立法也在關注如何減少排放(fang)，所以這(zhe)是我(wo)(wo)們需要解決的問題(ti)。我(wo)(wo)們不認為這(zhe)項技術僅限于CEMEX，我(wo)(wo)們相(xiang)信整個行業(ye)(ye)都可以應用我(wo)(wo)們在這(zhe)里開發(fa)的解決方案。”

目(mu)前，總部位于墨西哥的(de)CEMEX已經是(shi)水泥行業在減排領(ling)域的(de)領(ling)軍企業，該(gai)公司已將替代燃料的(de)使用率提高(gao)至28%，同時還提高(gao)了(le)熱(re)(re)效率，且(qie)還在開(kai)發并使用低溫熟料和特(te)殊外加(jia)劑來提高(gao)熟料強度，以及無熟料結合劑。此外，其研發團隊還參(can)(can)與(yu)了(le)歐盟資助的(de)廢熱(re)(re)回收、膜(mo)技術、氧燃料燃燒等項(xiang)目(mu)，并參(can)(can)與(yu)了(le)LEILAC間接熱(re)(re)煅(duan)燒和碳捕獲項(xiang)目(mu)。

雖然上述努力都(dou)是為(wei)了(le)減少碳排放(fang)(fang)，但(dan)毫無疑(yi)問(wen)，只有與(yu)Synhelion合作(zuo)的太陽能熱利用(yong)技(ji)術有可(ke)(ke)能完全消(xiao)除水(shui)泥制造過程中的碳排放(fang)(fang)，同時還(huan)可(ke)(ke)為(wei)后者提供大量生產噴氣(qi)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)等太陽能燃(ran)(ran)料(liao)(liao)所需的原材(cai)料(liao)(liao)。