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【立异故事】。
◎本报记者 代小佩。
1月底,荷兰鹿特丹港内,一艘大型集装箱船慢慢驶向码头。跟着船只泊岸停稳,工作人员有条有理地将一个大型液化罐卸岸装运,罐内装满了从船只尾气中捕集的二氧化碳。
这艘船装备了全流程船只碳捕集体系。该体系由我国船只集团有限公司第七一一研究所(以下简称“中船集团七一一所”)自主研制而成。
“全球首套全流程船只碳捕集体系的成功使用,标志着我国在海上碳捕集范畴迈出了重要一步,为航运业绿色低碳开展拓荒出一条新途径。”日前,中船集团七一一所所长董建福告知科技日报记者。
“逆流而上”。
船只可谓二氧化碳排放“大户”。一艘1.5万标准箱、载重20万吨的远洋集装箱船,碳排放量约为一辆轿车的1000倍。为应对全球气候变化、削减航运温室气体排放,近年来,世界海事安排密布出台减碳规则,航运业压力倍增。
减碳,成为职业一致。但选用什么计划减却无所适从。“有的计划主张替换船只燃料,有的计划考虑在排放前脱硫脱碳,还有计划提出优化巡航。”中船集团七一一所环装部总经理苏毅介绍,“咱们为此组成研制团队,尽力寻求最优解。”。
历经数十次调研、评论,团队提出了船只碳捕集技能道路——给船只加装二氧化碳捕集体系。环装部年青的博士李珂成为项目负责人,他满怀热心地带领团队请求根据该道路的科研项目,却处处受阻。
“其时,包含中船集团七一一所在内的相关单位都在深耕脱硫脱硝范畴,业界专家并未寄望于船只脱碳技能。”李珂回想。
尽管压力很大,但李珂没有抛弃。“咱们部分在其他范畴测验全新技能道路时,也曾遭受许多质疑,但后来证明道路是正确的。有时候,立异便是‘逆流而上’。”。
斗胆假定、当心求证。历时数月,团队拿出一份厚实的职业剖析陈述。在此基础上,所内专家又进行了充沛评论。不久后,中船集团七一一所领导层决断决定:干!
请求不到研制经费怎么办?那就所内拨出一笔经费,支撑自主研制。“原因很简单,这事国家需求、职业需求,有远景、有意义,能成!”咱们干劲十足。
“越早拿出产品,越能占有有利商场位置,这是‘首台套’的竞赛优势。”苏毅很坚决。他们开足马力、分秒必争,很快就拿出了首套船只碳捕集体系研制计划。
揪出“白球”。
若把二氧化碳比作“白球”,捕集烟气中的二氧化碳,就比如在一堆色彩各异、鱼龙混杂的球里抓捕“白球”。“船只烟气中的二氧化碳浓度只要5%至10%,‘白球’太少,捕捉很困难。”李珂解说。
高效揪出“白球”有两种办法:一是进步烟气中二氧化碳浓度,二是进步二氧化碳捕集功率。“受限于轮船燃料,第一个计划行不通。用第二个计划,就得在吸收剂上做文章。”李珂说,“吸收剂是捕集二氧化碳的要害物质,吸收速度越快,捕捉功率越高。”。
市道上有十几种相关吸收剂,排列组合后可构成几百种配方。“为了缩小挑选规划,咱们使用核算化学、分子模仿等技能进行初筛,确认了十多个候选配方。”中船集团七一一所环装部工程师杨浩然告知记者。
接下来是做大规划试验,确认最佳配方。
使用上海海事大学一台3000千瓦的大型发动机,团队迈出了建立试验台的第一步。建吸收塔、解析塔,装置锅炉、储罐……犹如燕子衔泥,研制团队一点点垒砌国内首个船用二氧化碳捕集体系试验台。
终究,他们花了一年半建好试验台。为了赶快交给体系,咱们铆着一股劲儿,大冬季常常清晨一两点还泡在试验室,调设备、盯数据。但是,吸收剂的吸收功率一直在60%至70%之间起浮,达不到抱负方针。
在累计试验500多个小时后的一个夜晚,和平常相同,仍旧没有打破。“明日接着干吧。”李珂开端“收摊儿”。就在这时,他瞥见记载仪闪现的数据——吸收功率超越90%!
深夜的试验室内,几个年青人激动不已。他们匆促记载数据,连夜加班优化参数、调试设备,接连奋战数天,终究将归纳吸收功率锁定在80%以上,高效揪出了“白球”。
闭环作业。
被捕集的二氧化碳怎么处理?“得先把它分离出来,这一进程被称为解析。”李珂介绍,“用传统工艺解析二氧化碳能耗高,咱们有必要设法下降能耗,不然产品不会受商场欢迎。”。
团队成员查阅很多文献发现,调控解析时的压力能加速解析速度,然后下降能耗。但详细压力值需求测验才干确认。
“无巧不成书,在一次测验进程中,团队成员不当心操作失误,本以为会带来费事,没想到反而大大进步解析速度。”李珂笑道,“误打误撞,团队发现了一种新式的变压解析办法。”。
咱们还发现,调低解析时的温度也有利于下降能耗。“但咱们不清楚怎么操作,就像有兵器却不会用。”杨浩然直言。
得知其他院所有这方面经历,研制团队与他们合力研制出一种新式解析催化剂,将解析二氧化碳所需温度降至100℃以下。一起,团队还选用先进热集成技能和操控技能,优化二氧化碳解析工艺,进一步下降了能耗。
解分出的二氧化碳呈气态,易逃逸,有必要液化贮存。
“使用含氟制冷剂液化二氧化碳,工艺老练、成本低,是首选的制冷计划。不过,含氟制冷剂会损坏臭氧层。”杨浩然解说,《关于耗费臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及其修正案规则,发达国家自2020年起制止出产氟利昂22,2030年起停用氟利昂22。
抱着侥幸心理持续用含氟制冷剂,仍是选用新式环保制冷剂?着眼于久远,研制团队挑选了后者。他们对比了数十项制冷剂,终究,R744制冷剂锋芒毕露——它不但能让二氧化碳液化率达99%以上、液态纯度超99.8%,还能满意环保的苛刻要求。
历时多年研制,2024年5月,全球首套全流程船只碳捕集体系完结使用验证,成功完成船只“二氧化碳捕集—解析—液化贮存—卸岸转运—再使用”全流程生态闭环作业。
“2024年末举行的中心经济工作会议提出,活跃运用数字技能、绿色技能改造进步传统产业。这让咱们备受鼓动!”展望未来,董建福决心满怀,“咱们将矢志攻关,用科技立异驱动绿色开展,为全球减碳奉献我国计划!”。
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