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摘要
中国重工业二氧化碳排放占比超过70%.等离子体能技术对重工业“碳中和”可以发挥重大作用.本文对等离子体能技术发展历史及现状进行综述.针对重工业的二氧化碳排放及可再生能源电力波动性问题,提出基于可再生能源电力产生等离子体能供热的传统工业低碳流程再造的技术路线:在高炉腰腹下端或炉旁、水泥窑分解炉下部或炉旁分别安装等离子体反应器;将高炉、水泥旋窑分解炉排出的煤气净化处理和CO2分离;将分离出的CO2与生物质或煤粉送入等离子体反应器,由等离子体加热生成高温煤气:高温煤气进入高炉作为铁矿石还原剂并提供炼铁所需能量;在分解炉内高温煤气热解碳酸盐,并对分解炉下行的生料预热;分离出CO2的纯煤气用于燃料、化工合成原料,和/或高效燃气蒸气联合循环发电调峰;配备电解水制氢用于补充煤气化工合成氢源,制氢和等离子体能可作为深度可调电力负荷;快速启停等离子体气化煤制乙炔代替电石乙炔工艺.分析了流程的经济技术性,提出了低碳流程再造相关的等离子体能关键技术问题.基于等离子体能的传统工业低碳流程再造,结合电解水制氢,构建了钢铁冶金、水泥企业能源系统及至工业能源互联网,实现传统工业化石燃料替代、CO2高效转化利用和可再生能源电力波动功率平衡,从而助力中国重工业碳中和.
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