《鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備》編制說明

（征求意見稿）

一、工作簡況

1任務(wù)來源

本項目是根據(jù)中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會發(fā)布的關(guān)于《鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集

設(shè)備》團體標(biāo)準(zhǔn)立項的通知進行編制，項目名稱“鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備”，本標(biāo)

準(zhǔn)由中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)組織單位：中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)

協(xié)會，起草牽頭單位：浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，計劃完成時間2022年X月。

2.主要工作過程

起草階段：2022年1月10日，接到計劃下達任務(wù)后，由中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會

組織成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組。工作組在廣泛收集國內(nèi)外鋼鐵石灰窯二氧化碳捕集設(shè)備行業(yè)環(huán)境

保護、清潔生產(chǎn)的相關(guān)政策、法律法規(guī)、技術(shù)導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)等文獻，選擇典型企業(yè)開展系統(tǒng)深

入的實地調(diào)研和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)合我國二氧化碳捕集行業(yè)現(xiàn)狀，在全面系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，于

2022年4月28日完成團體標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備》(初稿)及編制說明。

2022年4月29日~5月8日，對團體標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備》(初稿)

及編制說明進行了標(biāo)準(zhǔn)制定組內(nèi)部及相關(guān)專家函審。收到8家單位回函，共提出51條修改

意見。其中，采納43條，部分采納7條，未采納1條。根據(jù)各位專家提出的建議，結(jié)合工

作組內(nèi)部討論，主要修改內(nèi)容為：增加了噪音測量標(biāo)準(zhǔn)、管道輸送標(biāo)準(zhǔn)；增加了“預(yù)處理塔”

術(shù)語，對部分術(shù)語定義進行了修改完善；補充對設(shè)備和管道的保溫要求；細(xì)化設(shè)備使用壽命

規(guī)定；修改了CO2吸收塔的入口煙氣條件和捕集設(shè)備指標(biāo)；完善設(shè)備要求；修改了性能試

驗要求，增加固體廢物測定方法。修改和完善后于6月14日形成團體標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵石灰窯煙

氣二氧化碳捕集設(shè)備》（研討稿）及編制說明。

2022年6月20日~6月22日，在杭州蕭山湘湖悅章度假酒店組織召開團體標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵

石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備》（研討稿）研討會，根據(jù)會議意見，對標(biāo)準(zhǔn)“研討稿”進行修

改和完善，于7月4日形成團體標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備》（征求意見稿）

及編制說明。

征求意見階段：

審查階段：

報批階段：

3.主要參加單位和工作組成員及其所做的工作等

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?、中國礦業(yè)大學(xué)、中國石油工程建設(shè)

有限公司北京分公司、科林環(huán)保技術(shù)有限責(zé)任公司、中國21世紀(jì)議程管理中心、中石化江

漢石油工程設(shè)計有限公司、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、西南石油大學(xué)、浙江大學(xué)、杭

州鋼鐵集團有限公司、東南大學(xué)、華北電力大學(xué)、國能龍源環(huán)保有限公司、浙江德創(chuàng)環(huán)?？?/p>

1

技股份有限公司、浙江天潔環(huán)境科技股份有限公司、大連理工大學(xué)、中鋼集團天澄環(huán)保科技

股份有限公司、上海袋式除塵配件有限公司、潔華控股股份有限公司、武漢凱迪電力環(huán)保有

限公司、蘇州西熱節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：劉含笑、陸詩建、張賢、趙琳、楊蒙、沈強、梁艷、李磊、陳永東、

鄭成航、王發(fā)鵬、崔盈、梁顥巍、楊林軍、郝潤龍、田恬、趙博、蘆魯、陳紹云、馬曉輝、

瞿曉燕、孫立、吳敏、方朝君、周號、劉美玲、王帥。

所做的工作：劉含笑任標(biāo)準(zhǔn)制定工作組組長，為標(biāo)準(zhǔn)總負(fù)責(zé)人，全面協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的制定工

作，負(fù)責(zé)對各階段標(biāo)準(zhǔn)的審核。陸詩建、張賢、趙琳、楊蒙、沈強、梁艷、李磊主要參與標(biāo)

準(zhǔn)的起草及編寫工作。陳永東、鄭成航、王發(fā)鵬、崔盈、梁顥巍、楊林軍、郝潤龍、田恬、

趙博負(fù)責(zé)收集國內(nèi)相關(guān)技術(shù)文獻和資料，蘆魯、陳紹云、馬曉輝、瞿曉燕、孫立、吳敏、方

朝君、周號、劉美玲、王帥負(fù)責(zé)對標(biāo)準(zhǔn)各階段意見及建議進行歸納、分析及其他材料的編制。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則、主要內(nèi)容和解決的主要問題

1.標(biāo)準(zhǔn)編制的原則

標(biāo)準(zhǔn)制、修訂遵循“面向市場、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、自主制定、適時推出、及時修訂、不斷完善”

的原則，標(biāo)準(zhǔn)的制、修訂與技術(shù)創(chuàng)新、試驗驗證、產(chǎn)業(yè)推進、應(yīng)用推廣相結(jié)合，統(tǒng)籌推進。

本標(biāo)準(zhǔn)編制主要依據(jù)以下兩條原則：

a）編寫結(jié)構(gòu)及格式按《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》（GB/T

1.1-2020）的規(guī)定。

b）技術(shù)內(nèi)容主要以《鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》（GB/T50406）、《煙氣二氧化碳捕集

純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316）和《建設(shè)項目竣工環(huán)境保護設(shè)施驗收技術(shù)規(guī)范鋼鐵工業(yè)》

（HJ404）等標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)。

2.標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

2.1適用范圍

本文件規(guī)定了鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集設(shè)備的術(shù)語和定義，設(shè)備組成，技術(shù)要求，

試驗方法，檢驗規(guī)則，包裝、運輸和貯存，安裝、調(diào)試、運行和維護。

本文件適用于鋼鐵石灰窯煙氣二氧化碳捕集工程，其他行業(yè)低壓低濃度煙氣/尾氣二氧

化碳捕集工程可參照使用。

不同的統(tǒng)計口徑對各行業(yè)的CO2排放占比數(shù)據(jù)有所差異，分別如圖1（a）~（d）所示。

由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，電力、鋼鐵、水泥是主要的CO2工業(yè)排放源。電力、鋼鐵、水泥三個主

要工業(yè)CO2排放行業(yè)煙氣中CO2濃度對比如圖2所示。在電力行業(yè)，燃煤電廠煙氣中CO2

濃度一般在9.7%~15%；在鋼鐵行業(yè)，中國是典型的長流程煉鋼工藝（如圖3），CO2排放量

大，石灰窯煙氣、燒結(jié)煙氣、煉焦煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣中CO2的體積分?jǐn)?shù)分別為

10%~40%、7%~10%、2%~4%、9%~12%、15%~20%。鋼鐵企業(yè)石灰窯主要利用燃料分解石

灰石生產(chǎn)熔劑來保障燒結(jié)、球團、煉鋼和精煉等工序以及煙氣脫硫劑的需求，也是高爐長流

程鋼鐵企業(yè)鐵前工序和煉鋼工序生產(chǎn)穩(wěn)定的保障。石灰窯的CO2是由石灰石分解和燃料燃

燒兩部分構(gòu)成的，CO2濃度也相對較高一些，捕集利用CO2成本相對較低些。石灰窯按燃料

分有混燒窯，即燒固體燃料，焦炭、焦粉、煤等;氣燒窯，氣燒窯包括燒高爐煤氣、焦?fàn)t煤

2

氣、電石尾氣、發(fā)生爐煤氣、天然氣等?，F(xiàn)在使用普遍的主要是焦炭和煤氣，對新技術(shù)來說

最理想的還是煤氣，包括高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、電石尾氣(煤氣)、發(fā)生爐煤氣等

是石灰窯的最好燃料。

（a）2019年，數(shù)據(jù)來源：GoldmanSachsGlobalInvestmentResearch

（b）2019年能源行業(yè)，數(shù)據(jù)來源：IEA

（c）2020年全國工業(yè)，數(shù)據(jù)來源：生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院

圖1各行業(yè)的CO2排放占比

3

圖2電力、鋼鐵、水泥行業(yè)煙氣中CO2濃度對比

圖3典型長流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)主要工藝及污染物排放

2.2規(guī)范性引用文件

本文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的

引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所

有的修改單）適用于本文件。綜合以上，共計引用49個文件。

2.3術(shù)語和定義

本文件對二氧化碳捕集設(shè)備的術(shù)語和定義進行系統(tǒng)梳理，同時為方便采標(biāo)，確定了14

4

個術(shù)語和定義。部分術(shù)語參照了《Carbondioxidecapture—Carbondioxidecapturesystems,

technologiesandprocesses》（ISO/TR27912）、《煙氣二氧化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T

51316）、《燃煤煙氣二氧化碳捕集裝備》（JB/T12909）的相關(guān)表述，并進行了適當(dāng)修改。

2.4設(shè)備組成

根據(jù)設(shè)備類型不同，鋼鐵石灰窯煙氣CO2捕集設(shè)備主要由靜設(shè)備和動設(shè)備組成，靜設(shè)

備主要包括塔設(shè)備（吸收塔、再生塔、預(yù)處理塔）、槽（地下槽、胺液儲槽、洗滌液儲槽、

堿液儲槽等）、罐（閃蒸罐、除鹽水罐、二氧化碳儲罐等）、換熱器（貧富液換熱器、貧液冷

卻器、再生氣冷卻器、胺回收加熱器等）、脫水橇塊等；動設(shè)備包括風(fēng)機、貧液泵、富液泵、

補液泵、堿泵、洗滌泵、提升泵、裝車泵、二氧化碳壓縮機、制冷機、裝車鶴管等；配套系

統(tǒng)包括煙氣旁路、管道，監(jiān)測與控制裝置及安全裝置。

靜設(shè)備：塔、換熱器、罐等

至

CO2

動設(shè)備：泵、壓縮機、風(fēng)機等

后續(xù)流程

冷卻水

堿蒸

氣

回?zé)煹辣闷偕鷼?/p>

液

（N為主）

2分

離

器

再

胺回收

生

吸貧液冷卻器加熱器

收塔

塔

補液泵地下槽

貧液泵壓

縮

機蒸

貧富液

閃汽

換熱器蒸

罐

煙氣再

沸

預(yù)處理塔風(fēng)機富液泵器

提升泵

預(yù)處理區(qū)吸收區(qū)再生區(qū)

圖4典型化學(xué)吸收法布置方式

典型布置方式如圖4所示。來自鋼鐵石灰窯風(fēng)機出口的煙道氣（約120℃），經(jīng)堿洗預(yù)

處理后降溫至40℃，進入捕集設(shè)備進行脫碳處理。采用化學(xué)吸收劑吸收煙氣中的CO2，煙

道氣由塔底進入吸收塔，與吸收液逆向接觸，利用級間冷卻工藝降低反應(yīng)熱、提高吸收效率，

吸收CO2后的富液由塔底經(jīng)泵送入貧富液換熱器，回收熱量后送入再生塔。解吸出的CO2

連同水蒸氣分離除去水分后得到純度99.5%（干基）以上的產(chǎn)品CO2氣，進入后序壓縮流程。

5

再生氣中被冷凝分離出來的冷凝水回地下槽，采用補液泵定期給再生塔補液。富液從再生塔

上部和中部分流進入，通過汽提解吸部分CO2，然后進入再沸器，使其中的CO2進一步解

吸。解吸CO2后的貧液由再生塔底流出，經(jīng)閃蒸罐閃蒸出部分蒸汽加壓回收回到再生塔回

收熱量；閃蒸罐流出貧液經(jīng)貧富液換熱器回收熱量后降溫至60℃，用泵送至貧液冷卻器，

冷卻至40℃后進入吸收塔。

2.5技術(shù)要求

2.5.1基本要求

結(jié)合《Carbondioxidecapture—Carbondioxidecapturesystems,technologiesandprocesses》

（ISO/TR27912）、《鋼鐵工業(yè)環(huán)境保護設(shè)計規(guī)范》（GB/T50406）、《煙氣二氧化碳捕集純化

工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316）、《燃煤煙氣二氧化碳捕集裝備》（JB/T12909）和《建設(shè)項目

竣工環(huán)境保護設(shè)施驗收技術(shù)規(guī)范鋼鐵工業(yè)》（HJ404）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，對煙氣二氧化

碳捕集設(shè)備的設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)、設(shè)計使用壽命、裝置可用率等給出基本要求。同時進一步結(jié)合

靜設(shè)備、動設(shè)備及其配套系統(tǒng)等煙氣二氧化碳捕集設(shè)備特點，給出了設(shè)備入口煙氣條件及主

要性能指標(biāo)。

一般來說，化學(xué)吸收劑的最佳反應(yīng)溫度在40℃左右，且吸收劑吸收CO2過程為放熱反

應(yīng)，因此，規(guī)定吸收入入口煙氣溫度控制在45℃以下。一方面尾部煙氣已滿足鋼鐵行業(yè)超

低排放要求，同時為了減少污染物對吸收劑的損耗，建議吸收塔污染物控制要求：煙塵濃度

≤5mg/m3、SOx濃度≤10mg/m3、NOx濃度≤50mg/m3。

CO2捕集率可達90%以上，但從經(jīng)濟性角度考慮，建議控制在≥80%。CO2再生能耗統(tǒng)

計結(jié)果如圖5所示，范圍在2.4~4GJ/tCO2，大部分≤3.5GJ/tCO2，且近年來投運的項目普

遍在3GJ/tCO2以下。CO2捕集能耗還需要考慮設(shè)備運行電耗、水耗，建議控制在≤4GJ/tCO2。

CO2吸收塔排放煙氣中顆粒物濃度（含氣溶膠）應(yīng)滿足鋼鐵行業(yè)的超低排放要求，應(yīng)≤

10mg/m3。

圖5再生能耗統(tǒng)計

驅(qū)油、驅(qū)氣、地質(zhì)封存等是目前最主要的CO2大宗消納途徑，預(yù)計2030年CO2封存成

本為40~50元/噸，2060年封存成本為20~25元/噸。CO2資源化利用方面主要有礦化轉(zhuǎn)化（石

膏礦化、鋼渣礦化、鋁土礦化、混凝土養(yǎng)護等）、生物轉(zhuǎn)化（微藻固碳）、化學(xué)轉(zhuǎn)化（制甲醇、

乙酸、甲烷等）、制食品級干冰等。同時，針對鋼廠特殊工序，CO2作為攪拌、控溫、覆蓋

6

保護、稀釋氣等發(fā)揮作用，如圖6所示。如在燒結(jié)工序方面，可采用煙氣再循環(huán)工藝，不僅

可以有效減少NOx排放，還能提高余熱利用效率；在高爐工序方面，可在高爐風(fēng)口噴吹CO2、

作為噴煤的載氣等；在轉(zhuǎn)爐工序方面，可以用作頂吹、底吹氣；在精煉連鑄工序方面，可以

用作鋼包精煉爐底吹攪拌、電弧爐底吹攪拌、連鑄保護氣等。

圖6CO2在鋼鐵冶金流程的資源化利用方式

2.5.2設(shè)備

本文件中設(shè)備主要包括塔設(shè)備、換熱器、罐、泵、壓縮機和其他動設(shè)備。

塔設(shè)備主要有預(yù)處理塔、吸收塔和再生塔組成。預(yù)處理塔和吸收塔采用的鋼制結(jié)構(gòu)，再

生塔采用不銹鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)件應(yīng)符合TSG21、GB150（所有部分）和NB/T47041的規(guī)定。

吸收塔、再生塔宜采用填料塔（如圖7所示）,填料類型可選擇格柵等低壓降規(guī)整調(diào)料，吸

收塔的填料高度不宜高于20m，再生塔的填料高度不宜高于15m。相關(guān)參數(shù)參照《煙氣二氧

化碳捕集純化工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51316）、《燃煤煙氣二氧化碳捕集裝備》（JB/T12909）

的規(guī)定。

不銹鋼規(guī)整填料

復(fù)合增強聚丙烯規(guī)整填料

圖7塔設(shè)備及填料

與管式換熱器相比，板式換熱器具有傳熱系數(shù)高（一般為管殼式的3~5倍），對數(shù)平均

7

溫差大、末端溫差小，結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，容易清洗、不易結(jié)垢等特點，因此，貧富液

換熱器、貧液冷卻器宜選用板式換熱器，板式換熱器的設(shè)計應(yīng)符合NB/T47004.1的規(guī)定，板

式熱交換器的冷端溫差不宜小于3℃。管殼式換熱器的設(shè)計應(yīng)符合GB/T151的規(guī)定，管殼式

熱交換器的冷端溫差不宜小于8℃。

CO2儲罐不宜少于2座，可選用立式、臥式或球形儲罐，應(yīng)符合GB150、GB12337、

NB/T47041、NB/T47042的規(guī)定。CO2儲罐的設(shè)計應(yīng)符合GB/T51316的規(guī)定。CO2儲罐應(yīng)

設(shè)置安全閥、切斷閥、釋放閥等相關(guān)附屬設(shè)備，附屬設(shè)備應(yīng)符合GB/T51316的規(guī)定。CO2

儲罐底部可設(shè)置增壓用汽化器,汽化器的設(shè)計壓力不應(yīng)低于儲罐的設(shè)計壓力。除鹽水罐與閃

蒸罐宜為臥式罐，除鹽水罐為常壓罐，閃蒸罐設(shè)計壓力宜在0~5kPa。洗滌液儲槽、堿槽、

胺液儲槽宜為立式罐，設(shè)計壓力為常壓。地下槽宜為半埋地罐，設(shè)計壓力為常壓。

洗滌泵、貧液泵和富液泵宜采用離心泵。貧液泵和富液泵過流部件宜選用奧氏體不銹鋼，

為保證安全穩(wěn)定運行，貧液泵和富液泵宜釆用一用一備設(shè)置。離心泵及轉(zhuǎn)子泵的軸密封宜選

用機械密封，離心泵宜采用自排氣型。容積式泵出口應(yīng)設(shè)置安全閥，安全閥的泄放能力不應(yīng)

小于泵的最大排量。

CO2壓縮機、氨壓縮機宜布置在封閉式廠房內(nèi)。CO2壓縮機選型應(yīng)符合GB/T51316的

規(guī)定，處理規(guī)模較大時（≥50萬噸/年），宜選用離心式壓縮機；處理規(guī)模較小時（≤50萬

噸/年），宜選用往復(fù)式壓縮機或螺桿式壓縮機。往復(fù)式壓縮機應(yīng)設(shè)置備用機組，宜設(shè)減振溝；

螺桿壓縮機宜設(shè)置備用機組；離心式壓縮機可不設(shè)備用機組。CO2液化制冷機組的壓縮機宜

選用螺桿式壓縮機。

設(shè)置增壓風(fēng)機時,宜選用離心式風(fēng)機，風(fēng)機過流部件宜選用奧氏體不銹鋼，負(fù)荷考慮10%

的裕量，風(fēng)機參數(shù)選取應(yīng)符合JB/T10963、JB/T12909的要求。制冷機組的配置應(yīng)符合GB/T

51316的規(guī)定。

2.5.3配套系統(tǒng)要求

本文件中管道設(shè)計和布置方式均應(yīng)符合GB50316的規(guī)定。

本文件中檢測儀表選型應(yīng)符合GB/T51316的規(guī)定。

本文件中控制系統(tǒng)宜選用集散控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)符合GB/T5131的規(guī)定。

本文件中儀表及控制系統(tǒng)的供電及接地設(shè)計,應(yīng)符合HG/T20509、HG/T20513的規(guī)定。

2.5.4涂漆與保溫要求

本文件中涂漆及外觀要求應(yīng)符合JB/T5000.12的規(guī)定。

本文件中應(yīng)對再生塔、閃蒸罐等靜設(shè)備和富液出吸收塔管道、貧液出再生塔管道等管道

進行保溫處理，應(yīng)符合GB50264的規(guī)定。

2.5.5安全保護

本文件中的相關(guān)樓梯、平臺等按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。危險品按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.5.6環(huán)保要求

水、聲、固廢等三項排放指標(biāo)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.6試驗方法

按現(xiàn)行合適的標(biāo)準(zhǔn)給出試驗方法，并按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。這里重點說明下CO2測試方法：

調(diào)研國內(nèi)外的CO2測試方法標(biāo)準(zhǔn)，匯總?cè)绫?所示。測試方法以非分散紅外吸收法為

8

主，同時也涉及氣相色譜法、光譜法化學(xué)吸收法等。非分散紅外的傳感器抗中毒性能好，量

程范圍廣，工況適應(yīng)性強，最適用于用于固定源的手動測定。根據(jù)ISO12039-2001的相關(guān)

規(guī)定，非分散紅外吸收法有雙光束、單光束兩種測試方法，其中，單光束法又分為標(biāo)準(zhǔn)氣體過濾型和交叉

調(diào)制型。

表1CO2測試方法

測試標(biāo)準(zhǔn)

測試方法原理

國外標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

CO2氣體選擇性吸收4.26μm波長的紅外輻

GB/T18204.24-2000

非分散紅射，且在一定的范圍內(nèi)，吸收量與CO2氣ISO12039-2001

HJ870-2017

外吸收法體濃度遵循Lambert-beer定律，因此，根據(jù)BSISO10396-2007

ZHJZ/JF110

吸收量可準(zhǔn)確確定樣品中CO2濃度

樣品中的CO2經(jīng)甲烷化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為甲烷，

GB/T18204.24-2000

氣相色譜用氫火焰離子化檢測器（FID）進行測定，

EPAMethod3CGB/T8984-2008

法當(dāng)煙氣中CO、CH4等時，試樣進樣后先經(jīng)

色譜柱分離，再進入甲烷化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化。

基于物質(zhì)與輻射能作用時，分子發(fā)生能級躍

遷而產(chǎn)生的發(fā)射、吸收或散射的波長或強度

ISO19702-2006

進行分析的方法。根據(jù)測試原理不同，可分GB/T34286-2017

光譜法JISB7986-2006

為離軸積分腔輸出光譜法、光腔衰蕩光譜法GB/T34415-2017

EPAMethod320

（CRDS）和傅里葉變換紅外光譜法

（FTIR）。

利用不同的溶液來相繼吸收樣品中不同氣

化學(xué)吸收體組分，一般用40%的NaOH溶液來吸收ISO10396-2007

GB/T16157-1996

法CO2氣體，然后根據(jù)吸收前后試樣體積的變EPAMethod3A

化來計算其濃度值。

2.7檢驗規(guī)則

本文件的各項技術(shù)要求分別從出廠檢驗、安裝檢驗以及性能檢驗三個階段提出相應(yīng)的檢

驗規(guī)則，各檢驗項目的技術(shù)要求（除基本要求外）、試驗方法、檢驗規(guī)則一一對應(yīng)。

2.8包裝、運輸和貯存

按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T13384、GB/T191執(zhí)行。

2.9安裝、調(diào)試、運行和維護

按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB/T12909、JB/T12535、JB/T12536執(zhí)行。

3標(biāo)準(zhǔn)解決的主要問題

目前，鋼鐵石灰窯煙氣碳捕集領(lǐng)域主要采用化學(xué)吸收法，鋼鐵石灰窯二氧化碳捕集設(shè)備

等核心設(shè)備尚無統(tǒng)一、規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為規(guī)范和加強相關(guān)企業(yè)對二氧化碳捕集設(shè)備的設(shè)計、

加工、檢測、運行維護的管理，提升設(shè)備質(zhì)量、促進技術(shù)進步和推廣創(chuàng)新成果，促進和引導(dǎo)

我國碳捕集相關(guān)技術(shù)進步和可持續(xù)發(fā)展，進一步提高企業(yè)的國際競爭力。同時，對鋼鐵石灰

窯煙氣二氧化碳捕集裝置進行規(guī)范，也可為水泥窯、玻璃窯等回轉(zhuǎn)窯爐二氧化碳捕集技術(shù)進

步提供保障。本文件的各項指標(biāo)和要求適應(yīng)國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展水平，符合國家節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)

政策，能指導(dǎo)設(shè)計和生產(chǎn)，使生產(chǎn)制作合理化，促進規(guī)模發(fā)展，在二氧化碳捕集設(shè)備應(yīng)用方

面具有推廣意義。

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三、是否有對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

本文件沒有對應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

四、主要試驗（或驗證）情況分析

據(jù)測算，我國鋼鐵行業(yè)碳捕獲技術(shù)2030年CO2減排需求為0.02億~0.05億噸/年，2060

年減排需求為0.9億~1.1億噸/年。中國鋼鐵廠煙氣或煤氣中的CO2主要為中等體積分?jǐn)?shù)，

可采用的煙氣中CO2捕獲技術(shù)有化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜法、生物法、低溫蒸餾法等，

其中，化學(xué)吸收法在其他行業(yè)已有較成熟的工程試驗應(yīng)用。不同技術(shù)的研究及應(yīng)用進展情況

如表2所示。

表2鋼鐵行業(yè)CCUS技術(shù)研究及應(yīng)用進展

技術(shù)類別吸收/吸附劑處理煙氣技術(shù)方工程試驗或示范

寶鋼特色的

不詳高爐煤氣尚未開展試驗

BAO-CCU技術(shù)

30%MEA水溶液、新新日鐵在君津廠4號高爐（日本

型吸收劑RITE-5和高爐煤氣COURSE50項目的子項目），

RITE-61t/d

日本新日鐵公司

有機胺（對上述吸收

熱風(fēng)爐煙氣日本COURSE50項目，30t/d

劑進行了改良）

化學(xué)吸收有機胺熱風(fēng)爐煙氣新日鐵住金的室蘭廠，120t/d

法籠形水合物NeoWhite

高爐煤氣日本JFE鋼鐵公司日本JFE公司鶴見廠，3t/d

（一種烷基銨鹽）

氨水高爐煤氣韓國POSCO韓國浦項制鐵，10t/d

阿聯(lián)酋鋼鐵公司與

阿布扎比國家石油

直接還原鐵

氨水公司（ADNOC）、阿聯(lián)酋鋼鐵80萬噸/年

煤氣

阿聯(lián)酋的可再生能

源公司三方聯(lián)合

變壓吸附(PSA)，吸附

日本JFE公司西日本制鐵所福

劑為沸石

高爐煤氣日本JFE鋼鐵公司山廠（COURSE50項目的子項

物理吸附ZEOLUMF-9HA（SiO2

目），3t/d

法和Al2O3的混合結(jié)晶）

真空變壓吸附安賽樂米塔爾(安Eisenhuttenstadt-EHS鋼廠，試驗

高爐煤氣

(VPSA)，吸附劑不詳米)規(guī)模不詳

針對某400萬噸/年鋼卷產(chǎn)能的長流程鋼鐵企業(yè)，開展全流程碳捕獲及資源化應(yīng)用方案

研究，出于煙氣CO2體積分?jǐn)?shù)、建設(shè)場地和施工、運行安全等方面考慮，最終選定抽取石

灰窯煙氣開展示范，將現(xiàn)場石灰窯C5、C6兩條生產(chǎn)線經(jīng)超低排放改造，如圖8所示。生產(chǎn)

中，回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰時，石灰石分解產(chǎn)生的CO2及燃料燃燒產(chǎn)生的CO2等煙氣，首先

經(jīng)過余熱鍋爐沉降大顆粒粉塵，然后除塵系統(tǒng)離線式脈沖袋式除塵器對煙氣凈化，凈化后的

氣經(jīng)C5、C6除塵器風(fēng)機由煙囪排至大氣，出口煙塵排放低于10mg/m3，灰窯出口至布袋除

塵器冷卻風(fēng)入口之間的高溫段煙氣溫度在260~300℃之間，平均約270℃左右，單座石灰

窯煙氣流量1.3×104m3/h左右，高溫段煙氣補充冷風(fēng)后經(jīng)布袋除塵器除塵，通過引風(fēng)機將

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190~200℃煙氣經(jīng)過余熱回收裝置后通過煙囪直排。

C5

C6

(a)全景圖；

(b)石灰窯工藝路線

圖8某400萬噸/年鋼卷產(chǎn)能的長流程鋼鐵企業(yè)全景圖及石灰窯工藝路線

初步計劃在石灰窯工序建設(shè)2萬噸/年CO2捕獲規(guī)模的中試示范工程，為準(zhǔn)確核算需抽

取的煙氣量，對排口處和預(yù)熱器進出口處煙氣中CO2體積分?jǐn)?shù)進行測定，為確保測定精準(zhǔn)，

分別采用GH-60E型自動煙塵煙氣測試儀（國產(chǎn)）、GYPG-001型便攜式煙氣分析儀（國產(chǎn)）

和MGA5移動式紅外氣體分析儀（進口）3臺儀器開展對比測試，三臺測試儀器所采用的

測試原理均為非分散紅外法[38-40]，測試結(jié)果對比如圖9所示。由圖10可知：3種儀器測得

結(jié)果差異不大，C5、C6煙囪入口處CO2平均值分別為10.10%、11.88%，預(yù)熱器出口處CO2

平均值分別為11.64%、12.91%。鑒于預(yù)熱器入口處煙氣溫度超過1000℃，GH-60E、MGA5

的采樣系統(tǒng)都不能耐受，因此采用GYPG-001測定預(yù)熱器前煙氣中CO2體積分?jǐn)?shù)較好，測

定結(jié)果如圖10所示。由圖10可知：C5、C6預(yù)熱器入口處CO2平均值體積分?jǐn)?shù)分別為25.20%、

28.08%。經(jīng)分析，煙囪入口、預(yù)熱器出口處CO2測試數(shù)據(jù)與文獻數(shù)據(jù)和物料衡算數(shù)據(jù)（來

料為碳酸鈣，CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過50%；燃料為煤粉和焦?fàn)t煤氣，煤粉實測固定碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

為71%~74%，焦?fàn)t煤氣實測CO、CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在5%~9%、0.5%~3%）差異很大，預(yù)

熱器入口處CO2測試數(shù)據(jù)與物料衡算結(jié)果基本相符。經(jīng)現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)該石灰窯工藝中石

灰石來料預(yù)熱環(huán)節(jié)（預(yù)熱器）為完全開放式投料，此時大量的冷風(fēng)被吸入，造成煙氣成倍稀

釋導(dǎo)致CO2體積分?jǐn)?shù)降低，經(jīng)測試煙氣中含氧量，預(yù)熱器入口處含氧量不超過2%，但預(yù)熱

器出口和煙囪入口處含氧量竟超過了14%，后續(xù)在正式實施煙氣CO2捕獲項目前，必須對

預(yù)熱器進行進料口密封，減少冷風(fēng)摻混。

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2

4

1

3

1—C5煙囪入口；2—C6煙囪入口；3—C5預(yù)熱器出口；4—