[发明专利]一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统

说明书

本发明公开了一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统，通过联合脱污除尘单元除尘和氧化物；捕获子系统捕获CO₂，水回收单元回收水；制氢单元将水分解为氢气和氧气，氧气送水煤气单元助燃并获得氢气；转化子系统将CO₂与氢气催化反应转化为甲醇和二元醇；应用子系统制备超临界CO₂纳米纤维素浆料，调配后与材料颗粒挤出成为超临界CO₂纳米纤维素发泡材料；所述能源子系统接入太阳能风能电力，并通过余热、氢气发电补充能源；本发明首次设计出烟气全组份、全量化、资源化综合利用和高附加值产出的组合技术；将烟气转化为甲醇、二元醇、超轻超强纳米纤维素发泡材料，实现CO₂的绝对量减排、转化与应用；彻底改善大气污染及温室效应难题。

技术领域

本发明涉及烟气捕获，二氧化碳转化和应用技术设备领域，特别涉及一种工厂电厂炼厂烟气捕获、转化和应用全量资源化系统。

背景技术

20世纪中叶以来，全球气候变暖一半以上由人类活动造成，这一结论的可信度在95％以上。近百年全球变暖毋庸置疑，1880年至2012年，全球地表平均温度升高0.85摄氏度；在北半球，1983年至2012年可能是过去1400年中最暖的30年。近60年来，中国地表温度平均气温升高1.38摄氏度，平均每10年升高0.23摄氏度，几乎为全球的两倍。近年来全球高温事件显著增多，干旱和暴雨洪涝事件频发，登陆台风偏多偏强近半数达到十二级，比上世纪90年代增加近一倍。

气候变化对自然生态系统和人类社会产生了深刻影响，从而影响每个人；气候变化导致的全球降水变化和冰雪消融，正加剧淡水资源缺乏；气候变化引起海洋酸化，恶化了已存在的人类健康问题，导致一些地区与炎热有关的人类死亡率增加；全球气候变暖已经影响了自然生态系统和经济社会发展，对全球粮食安全、水资源安全、生态安全、环境安全、能源安全、重大工程安全、经济安全等传统与非传统安全将产生严重威胁。

未来全球气候变暖的程度主要取决于二氧化碳的累积排放量。即使人类停止温室气体排放，但过去温室气体排放导致的气候变化及其相关影响还将持续多个世纪，近期和长期减缓措施将有效地降低本世纪后期的气候变化影响，如果没有更多措施，本世纪末全球平均地表气温可能比工业化前高出4摄氏度。如果将全球温室气体浓度控制在450ppm二氧化碳当量以内，本世纪末温升有可能控制在2摄氏度以内。为此，到2050年，人为温室气体的排放量应在2010年排放的基础上减少40％至70％，到2100年应实现零排放。

截至到2015年，中国超越美国成为碳排放总量世界第一大国，全世界二氧化碳年排放量约360亿吨，其中中国占106亿吨，2016年为110亿吨；现有技术中存在的问题是：

A.烟气回收二氧化碳与烟气处理通常为单一组份或者部分组份，资源化利用程度低；仍然会产生废气、废液和固态废弃物，对气候、环境、经济的影响依然如故；

B.整体二氧化碳排放行业中，如表1所示，能源与工业排放总量占52％以上；而空气中的二氧化碳含量范围在300PPM—408PPM(0.03％—0.0408％),因此，收集空气中的二氧化碳，其产生的效果对于控制整个二氧化碳的排放是微乎其微的，导致现有技术资金投入巨大，其投资研发方向出现偏差；

C.碳交易、二氧化碳应用还无法实现二氧化碳的绝对减量，大多停留在应用后最终还会再次以气态形式重新回到大气中的循环式应用状况，例如：汽水、干冰、灭火器、制碱、制糖工业等，并不能达到真正意义上的回收利用二氧化碳；

D.依据二氧化碳分子结构特征，使得分解或者转化为甲醇、二元醇类化工产品的难度大、工艺条件高、能耗大，而在成本高的催化剂作用下，实现产出的综合成本高，无法实际规模化应用；

E.二氧化碳应用产出产品的市场可接收经济价值偏低，无法让应用项目获得足够的利润，来维持应用项目和应用企业的可持续产出效益；