CEMEX Cement:将利用太阳能煅烧熟料

清洁能源替代,减少工业生产能源结构对化石能源(如煤炭、天然气、石油等)的依赖,是实现碳中和的重要途径之一。要实现碳中和,化石和非化石能源消费比例要达1:9(一九定律;江苏目前这一比例是9:1)。
可为水泥工业生产所利用的清洁能源技术,除目前研究较为集中的氢能外,聚光太阳能(CSP)随着材料成本的降低和应用技术进步而成为大规模工业应用可能;典型的布置方式如塔式太阳能热发电系统。
  • CEMEX和Synhelion开发了一种创新技术,旨在消除水泥生产中的碳排放,利用太阳能推动水泥制造过程。

  • 熟料煅烧产生的CO2将基于Synhelion的太阳能燃料技术进行处理、捕获,然后转化为合成燃料,并供水泥窑煅烧。


CEMEX Cement 与光热企业Synhelion合作,打造全球首个高温太阳能零排放水泥生产线。Synhelion是ETH旗下从事太阳能研究的企业,它使用先进的光热(CST)技术为热化学和工业用热行业提供高达1,500℃的热能。继2020年春季完成研究合作后,CEMEX和Synhelion计划采取分阶段实施该技术的方法。预计到2022年底,将试点装置并入现有的CEMEX水泥厂,并逐步扩展到完全由太阳能驱动的工厂
从CEMEX Cement 与Synhelion公开的技术资料来看,可以认为该项技术本质上是(1)聚光太阳能(CSP)发电技术+(2)CO2合成液体燃料技术的集成创新。对于该项技术的类似研究,韩国高丽大学的Ki Min Nam & Hyunjoon Song有发表相关内容在2017年《Nature Communications》(DOI: 10.1038/s41467-017-01165-4),感兴趣的可了解一下。
Synhelion利用太阳热能将二氧化碳转化为合成燃料,即所谓的太阳能燃料(

Sun-to-Liquid Technology)。Synhelion是可持续太阳能燃料领域的全球先驱。这家清洁能源公司于 2016 年从瑞士联邦理工学院 (ETH 苏黎世)发展而来。Synhelion 的解决方案利用高温太阳能热彻底脱碳工业工艺,并将 CO2 转化为燃料。

该项技术的基本原理及反应过程为:太阳辐射被镜场反射,集中在接收器上,并转化为高温过程热。产生的热量被送入热化学反应器,热化学反应器将CO2和H2O转化为合成气,即H2和CO的混合物。然后,通过标准气体转化为液体技术将合成气加工成燃料,如汽油、柴油或喷气燃料。多余的热量储存在热能储存(Thermal Energy Storage,TES)中,以实现24/7连续运行。Synhelion合成的碳中性太阳能燃料与现有的基础设施兼容,并将净碳排放量减少100%。

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这种碳中性液体燃料完全由二氧化碳和水生产。将二氧化碳和水转化为合成气的热化学反应发生在1500°C。这种超清洁的太阳能燃料的合成过程,使用与燃料燃烧过程中释放的相同数量的二氧化碳为原料来生产燃料,关闭了碳循环(Carbon Cycle)。

Synhelion 的 250 kW 太阳能接收器在测试后达到 1500°C 以上

采用Sun-to-Liquid Technology的NSP窑线装置示意图

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