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CSPPLAZA光熱發電網訊：據外媒(mei)報道，全球(qiu)(qiu)主要水泥(ni)生(sheng)產商CEMEX目(mu)前正(zheng)在(zai)與(yu)瑞士初創(chuang)企業Synhelion合(he)作，即將向世人展示(shi)全球(qiu)(qiu)首(shou)個使用高(gao)溫太陽能技術零排放生(sheng)產水泥(ni)的系(xi)統。作為蘇黎世聯(lian)邦理(li)工(gong)工(gong)學院(yuan)ETH Zurich一個研究太陽能分支機(ji)構所衍生(sheng)出的企業，Synhelion主要研究利用可產生(sheng)1500℃高(gao)溫的先(xian)進聚光熱利用技術來(lai)替代工(gong)業用熱等應用場(chang)景。

目(mu)前水泥(ni)制(zhi)造業(ye)每年排(pai)(pai)放(fang)(fang)的(de)(de)(de)二氧化碳約(yue)占(zhan)全球(qiu)二氧化碳排(pai)(pai)放(fang)(fang)量(liang)的(de)(de)(de)8%，合作雙方將首先(xian)建設一個1MW規模的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)系統證明上述創新的(de)(de)(de)太陽能熱(re)能解決方案(an)可以用于替代(dai)水泥(ni)制(zhi)造業(ye)中所燃燒消耗(hao)的(de)(de)(de)化石能源(yuan)，并(bing)助力人類應對該項關鍵氣候(hou)挑(tiao)戰。

CEMEX公司(si)負責人Davide Zampini對此(ci)表示：“其實我(wo)們研究太陽能熱利用技術已經有一段時間了，該(gai)技術具(ju)備大幅降(jiang)低水泥生產過程中(zhong)所(suo)排放二氧化碳的潛力，因此(ci)Synhelion引(yin)起(qi)了我(wo)們的興趣。”

首次嘗試碳捕捉+太陽能熱利用組合技術

據悉，Davide Zampini不僅(jin)關注太陽能供熱技術，還(huan)致(zhi)力于解決(jue)水泥生(sheng)產制(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)最(zui)棘(ji)手的(de)(de)問題——石灰石煅(duan)燒反應(ying)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)會排放出大量二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳。據其介紹，水泥制(zhi)造(zao)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)排放的(de)(de)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳主(zhu)要有(you)兩種(zhong)來源，其中(zhong)約三分之(zhi)一來自化(hua)(hua)石燃料燃燒過(guo)(guo)程(cheng)，剩余(yu)約三分之(zhi)二(er)(er)則由煅(duan)燒反應(ying)本身的(de)(de)化(hua)(hua)學反應(ying)所生(sheng)成。

雖然很(hen)多(duo)機構(gou)都在(zai)研究將太陽(yang)能熱利用(yong)技(ji)術應用(yong)于水(shui)泥(ni)生產過(guo)程，但CEMEX和Synhelion的項目第(di)一(yi)次將碳捕捉(zhuo)過(guo)程也(ye)納入了研究。

當前很多(duo)碳捕捉研究項目是從燃煤(mei)電廠(chang)排出的(de)煙氣(qi)(qi)中(zhong)提取二氧化碳，因(yin)為此(ci)(ci)時的(de)煙氣(qi)(qi)已經處在一個沒有空氣(qi)(qi)的(de)閉環系統中(zhong)，不會再排放氮氧化物(wu)。但(dan)由于煤(mei)是在空氣(qi)(qi)中(zhong)燃燒，而空氣(qi)(qi)的(de)主要成分就是氮氣(qi)(qi)，因(yin)此(ci)(ci)從燃煤(mei)電廠(chang)煙氣(qi)(qi)中(zhong)分離二氧化碳既復雜又昂貴(gui)。

但如果CEMEX利用太陽(yang)能熱(re)利用技術替(ti)代水(shui)泥生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)被燃燒的化石燃料，生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)所產(chan)(chan)生(sheng)的廢氣則將(jiang)不包含化石燃料燃燒所產(chan)(chan)生(sheng)的多(duo)種副產(chan)(chan)物，凈化與提取難度也將(jiang)大(da)大(da)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(lai)自Synhelion的(de)科研(yan)人員Ambrosetti表示，我們目前(qian)還(huan)在與一家大型石油公司和瑞士(shi)國(guo)際機場合作生(sheng)產(chan)(chan)太(tai)陽能飛機燃(ran)(ran)料，我們的(de)系統可以(yi)(yi)為水泥廠(chang)提(ti)供(gong)熱量，而CEMEX可以(yi)(yi)為我們提(ti)供(gong)生(sheng)產(chan)(chan)太(tai)陽能燃(ran)(ran)料所需的(de)原材料二(er)氧化(hua)碳(tan)，而且水泥廠(chang)可以(yi)(yi)提(ti)供(gong)非常好的(de)、值得捕捉的(de)高濃(nong)度二(er)氧化(hua)碳(tan)，然后我們可以(yi)(yi)利用這些二(er)氧化(hua)碳(tan)生(sheng)產(chan)(chan)合成燃(ran)(ran)料。

未來或將建設150MW規模的商業化光熱系統

據悉，在水泥生產過(guo)程中Synhion所使用的聚光裝置(zhi)與制造太陽(yang)能燃料稍(shao)有(you)不同(tong)，用于水泥廠的聚光系統(tong)仍將(jiang)保留相同(tong)的鏡場、吸熱(re)器和(he)儲熱(re)系統(tong)，但去掉了太陽(yang)能反應堆（二氧化碳(tan)和(he)水等發生反應生成(cheng)太陽(yang)能燃料的裝置(zhi)）。

按照雙方(fang)計劃，1MW的(de)(de)試驗系統將(jiang)(jiang)于2022年底(di)前投入(ru)使用。據Ambrosetti介紹，雙方(fang)最初的(de)(de)設(she)(she)想是(shi)(shi)建設(she)(she)一個1MW的(de)(de)熱利用系統，將(jiang)(jiang)配置2000平方(fang)英尺的(de)(de)太(tai)陽能定日(ri)鏡場。當(dang)然，這是(shi)(shi)一個非常(chang)小的(de)(de)、用于試驗的(de)(de)系統。如果(guo)匹配商業化(hua)運行(xing)的(de)(de)水泥廠，未來將(jiang)(jiang)建設(she)(she)150MW以(yi)內的(de)(de)商業化(hua)熱利用系統。

圖：系統工作原理

Ambrosetti介紹，生產(chan)過(guo)程中(zhong)(zhong)所(suo)產(chan)生的(de)(de)氣(qi)體傳熱(re)(re)流體——二氧化(hua)碳和水(shui)(shui)蒸氣(qi)混合(he)(he)物將在太陽(yang)能接(jie)收器中(zhong)(zhong)被(bei)加熱(re)(re)至(zhi)1500℃以(yi)上（氣(qi)體將在閉環系統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)工作），熱(re)(re)的(de)(de)混合(he)(he)傳熱(re)(re)介質被(bei)送入(ru)水(shui)(shui)泥(ni)火法處理階段(duan)（替(ti)代(dai)化(hua)石燃料(liao)供熱(re)(re)），進(jin)入(ru)回轉窯和預分解爐，以(yi)逆(ni)流的(de)(de)方(fang)式加熱(re)(re)材料(liao)。經(jing)過(guo)換熱(re)(re)后，一些已經(jing)被(bei)冷卻至(zhi)800-1000℃左右的(de)(de)高溫流體被(bei)送回接(jie)收器再次加熱(re)(re)，而(er)煅燒(shao)產(chan)生的(de)(de)所(suo)有二氧化(hua)碳都留在水(shui)(shui)泥(ni)生產(chan)系統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)并與傳熱(re)(re)流體混合(he)(he)。因(yin)此，煅燒(shao)產(chan)生的(de)(de)多余二氧化(hua)碳會不斷從傳熱(re)(re)流體中(zhong)(zhong)被(bei)提取出去(qu)。

此外，由(you)于水(shui)泥(ni)廠(chang)生(sheng)產為(wei)連(lian)續進行，不宜頻(pin)繁啟停。這時，儲(chu)熱(re)系(xi)統將(jiang)可以(yi)用(yong)于連(lian)續向水(shui)泥(ni)廠(chang)輸送(song)太陽能熱(re)能，另外一旦儲(chu)熱(re)流體溫度(du)開始下降，還可以(yi)采(cai)用(yong)電力或氫(qing)氣等提供輔助能源(yuan)，以(yi)確保全天候穩定的熱(re)量(liang)輸送(song)。

水泥生產碳排放市場潛力巨大

據了解，許多(duo)水泥(ni)生產地區也(ye)擁(yong)有(you)良好的(de)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)資源，因(yin)此上述太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)解決方(fang)案具備大規模復制部署的(de)潛力(li)。僅CEMEX本身就在墨西(xi)哥(ge)、美國、中(zhong)南美洲和加勒(le)比、歐洲、中(zhong)東(dong)、非洲和亞洲等20多(duo)個國家設有(you)水泥(ni)廠，其中(zhong)許多(duo)國家也(ye)有(you)氣候變化相關的(de)限制要求。

Davide Zampini表示(shi)：“我(wo)(wo)們(men)(men)這(zhe)樣做既是為(wei)(wei)(wei)了(le)我(wo)(wo)們(men)(men)自己(ji)，也是為(wei)(wei)(wei)了(le)整個(ge)行業。不僅在歐洲和加利福尼亞(ya)，在世界上(shang)許多其他(ta)國家，碳排(pai)放正變得越來越重要(yao)，相關(guan)立法也在關(guan)注(zhu)如何減少排(pai)放，所以這(zhe)是我(wo)(wo)們(men)(men)需要(yao)解(jie)決的(de)問題。我(wo)(wo)們(men)(men)不認為(wei)(wei)(wei)這(zhe)項技(ji)術僅限于CEMEX，我(wo)(wo)們(men)(men)相信整個(ge)行業都可以應用(yong)我(wo)(wo)們(men)(men)在這(zhe)里開發(fa)的(de)解(jie)決方案。”

目(mu)前，總(zong)部(bu)位于墨西哥的(de)CEMEX已經是水泥行業在減(jian)排領(ling)(ling)域的(de)領(ling)(ling)軍企業，該(gai)公司已將(jiang)替(ti)代(dai)燃料的(de)使用(yong)率提高(gao)至28%，同(tong)時還提高(gao)了熱效率，且還在開發(fa)并使用(yong)低溫熟料和特(te)殊外加劑(ji)來提高(gao)熟料強度，以及無熟料結合劑(ji)。此(ci)外，其研發(fa)團隊還參與(yu)了歐盟資(zi)助的(de)廢熱回收、膜技術、氧(yang)燃料燃燒(shao)等項(xiang)目(mu)，并參與(yu)了LEILAC間(jian)接熱煅(duan)燒(shao)和碳捕(bu)獲項(xiang)目(mu)。

雖然(ran)上述努(nu)力都是為了減少碳(tan)排(pai)放(fang)，但(dan)毫無(wu)疑(yi)問，只有(you)與Synhelion合(he)作的太(tai)陽(yang)能熱(re)利(li)用技術有(you)可能完(wan)全(quan)消(xiao)除水泥制造過程中(zhong)的碳(tan)排(pai)放(fang)，同時還可為后者提供大(da)量生產噴氣燃(ran)料(liao)(liao)(liao)等太(tai)陽(yang)能燃(ran)料(liao)(liao)(liao)所(suo)需的原材料(liao)(liao)(liao)。