GB/T 45647-2025 冶金石灰窑中二氧化碳回收处置技术规范

　　ICS 77-010 CCS H 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 45647—2025

　　冶金石灰窑中二氧化碳回收处置

　　技术规范

　　Technicalspecification forcarbon dioxiderecovery anddisposalin

　　metallurgicallimekiln

　　2025-04-25发布 2025-11-01实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 45647—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由中国钢铁工业协会提出 。

　　本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC183)归 口 。

　　本文件起草单位 :北京科技大学 、成都益志科技有限责任公司 、中钢设备有限公司 、仟亿达集团股份有限公司 、江苏省镔鑫钢铁集团有限公司 、冶金工业信息标准研究院 、宣化钢铁集团有限责任公司 、首钢京唐钢铁联合有限责任公司 、济钢集团国际工程技术有限公司 、北京晋鼎能源科技有限责任公司 、山东钢铁集团 日照有限公司 。

　　本文件主要起草人 :冯超 、朱荣 、潘俊如 、金锋 、王元圆 、林滔 、王姜维 、屠明伟 、王晓东 、陈剑 、董凯 、马超 、仇金辉 、栾元迪 、魏光升 、胡林 、王伟业 、张宝珠 、刘福海 、陈慧英 、王宏斌 、张若鹏 、杨华鹏 、李后勇 、刘润藻 、刘文远 、张春敏 、郭飞鸿 、温福新 、于经尧 、张缘春 。

　　Ⅰ

　　GB/T 45647—2025

　　冶金石灰窑中二氧化碳回收处置

　　技术规范

　　1 范围

　　本文件规定了冶金石灰窑中二氧化碳回收处置的基本规定 、技术工艺流程 、工艺技术要求 、设备要求和安全保护要求 。

　　本文件适用于冶金行业的石灰窑烟气中二氧化碳回收处置系统 。其他炉窑烟气二氧化碳回收处置系统参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 150(所有部分) 压力容器

　　GB/T 151 热交换器

　　GB/T 711 优质碳素结构钢热轧钢板和钢带

　　GB 2894 安全标志及其使用导则

　　GB 4053(所有部分) 固定式钢梯及平台安全要求

　　GB/T 4732(所有部分) 压力容器分析设计

　　GB/T 12337 钢制球形储罐

　　GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准

　　GB 13456 钢铁工业水污染物排放标准

　　GB 18599 一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准

　　GB/T 20878 不锈钢 牌号及化学成分

　　GB/T 37400. 12 重型机械通用技术条件 第 12部分 :涂装

　　GB 50264 工业设备及管道绝热工程设计规范

　　GB 50316 工业金属管道设计规范

　　GB/T 50770 石油化工安全仪表系统设计规范

　　GB/T 51316 烟气二氧化碳捕集纯化工程设计标准

　　HG/T 20507 自动化仪表选型设计规范

　　HG/T 20509 仪表供电设计规范

　　HG/T 20513 仪表系统接地设计规范

　　NB/T 47004. 1 板式热交换器 第 1部分 :可拆卸板式热交换器

　　NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定

　　SH/T 3092 石油化工分散控制系统设计规范

　　SH/T 3202 二氧化碳输送管道工程设计标准

　　TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程

　　1

　　GB/T 45647—2025

　　3 术语和定义

　　GB/T 51316界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　冶金石灰窑烟气二氧化碳回收系统 metallurgicallimekiln fluegasrecoverycarbon dioxidesystem

　　用化学吸收法或固体吸附法 ,对冶金石灰窑烟气预处理 、二氧化碳回收 、提纯 、液化和储存的成套系统 。

　　3.2

　　烟气预处理 fluegaspre-treatment

　　将冶金石灰窑烟气中的粉尘 、二氧化硫 、氮氧化物等污染物清洗脱除的工艺过程 。

　　3.3

　　二氧化碳吸收剂 carbon dioxideadsorbent

　　能安全高效吸收冶金石灰窑烟气中二氧化碳的碱性液态物质 。

　　3.4

　　二氧化碳吸附剂 carbon dioxideadsorbent

　　通过物理作用选择性吸附二氧化碳 ,实现二氧化碳与其他气体分离的多孔性固体物质 。 3.5

　　解吸 desorption

　　吸收剂吸收二氧化碳后或吸附剂吸附二氧化碳后 ,在一定条件下再进行释放二氧化碳的工艺过程 。 3.6

　　富液 rich liquid

　　吸收剂吸收二氧化碳后形成的溶液 。

　　3.7

　　贫液 lean liquid

　　解吸二氧化碳后的吸收剂溶液 。

　　3. 8

　　吸收塔 adsorption tower

　　石灰窑烟气与二氧化碳吸收剂逆向接触完成二氧化碳吸收过程的设备 。

　　3.9

　　吸附塔 adsorption tower

　　装有固体二氧化碳吸附剂 ,用于选择性吸附二氧化碳 ,从而实现二氧化碳与烟气中其他组分分离的设备 。

　　3. 10

　　再生塔 regeneration tower

　　采用解吸的方式 ,使可再生二氧化碳吸收剂与二氧化碳的反应产物分解 ,实现吸收剂解吸释放二氧化碳的设备 。

　　3. 11

　　二氧化碳回收率 carbon dioxiderecovery rate

　　统计期内 ,二氧化碳回收设备回收的二氧化碳质量与二氧化碳回收预处理设备出 口烟气中二氧化碳的质量之比 。

　　2

　　GB/T 45647—2025

　　4 基本规定

　　4. 1 冶金石灰窑烟气二氧化碳回收工艺技术应根据烟气组成及性质 、产品方案 、自然条件等 ,经技术经济等指标比选后确定 。

　　4.2 工艺流程应满足正常生产 、装置试压 、吹扫 、试车及事故处理的要求 。

　　4.3 设备及密封材料应满足介质温度 、压力和腐蚀性要求 。

　　4.4 冶金石灰窑烟气二氧化碳回收系统的年设计开工时数不宜大于冶金石灰窑生产时间 。

　　4.5 进出冶金石灰窑烟气二氧化碳回收系统的烟气管道应设切断阀及旁路管道 。

　　4.6 冶金石灰窑烟气二氧化碳回收系统预处理后的烟气指标应符合以下规定 :

　　a) 温度 ≤45 ℃ ;

　　b) 粉尘含量 ≤5mg/m3 ;

　　c) 二氧化硫含量 ≤10mg/m3 。

　　4.7 冶金石灰窑烟气二氧化 碳 回 收 系 统 的 二 氧 化 碳 回 收 率 应 不 低 于 80% , 二 氧 化 碳 回 收 率 按 式(1)计算 :

　　CO2回 收 率 ……………………( 1 )

　　式中 :

　　G2— 统计期内 ,二氧化碳产品质量 ,单位为千克(kg) ;

　　C2 — 统计期内 ,产品中二氧化碳含量 , 以 %计 ;

　　G1— 统计期内 ,进回收系统的烟气质量 ,单位为千克(kg) ;

　　C1 — 统计期内 ,烟气中二氧化碳含量 , 以 %计 。

　　4. 8 二氧化碳产品应根据产品用途符合相关标准规定 。

　　4.9 冶金石灰窑烟气回收系统的烟气应达标排放 。

　　4. 10 厂界噪声应符合 GB 12348的规定 。

　　4. 11 废水排放应符合 GB 13456的规定 。

　　4. 12 固体废物处置应符合 GB 18599的规定 。

　　5 技术工艺流程

　　5. 1 化学吸收法工艺流程

　　5. 1. 1 预处理后的净化冶金石灰窑烟气进入吸收塔下部 ,在吸收塔内烟气与 自上而下的吸收剂贫液逆向接触 , 吸收剂与烟气中二氧化碳反应形成富液 。

　　5. 1.2 富液经贫富液换热器升温进入再生塔上部 ,与再生塔塔底逆流而上的水蒸气在填料表面进行传质传热,吸收剂中二氧化碳被水蒸气汽提 ,形成的再生气从再生塔引出 ,经冷却后二氧化碳气体至后续工序 。

　　5. 1.3 再生后的贫液先经贫富液换热器初步降温 ,再经贫液冷却器进一步冷却后进入吸收塔 ,用于重新吸收二氧化碳 。化学吸收法工艺流程示意图见图 1。

　　3

　　GB/T 45647—2025

　　图 1 化学吸收法工艺流程示意图

　　5.2 固体吸附法工艺流程

　　5.2. 1 预处理后的净化冶金石灰窑烟气进入二氧化碳提浓变压吸附塔(PSA) ,经吸附剂选择性吸附烟气中二氧化碳 ,将烟气中未被吸附的气体组分通入烟气处理系统达标排放 ,实现二氧化碳提浓 。

　　5.2.2 将吸附塔中较高压力气体依次降压放至低压吸附塔 ,完成吸附塔与解吸塔均压过程 , 实现二氧化碳提浓 。

　　5.2.3 用真空泵逆吸附方向对吸附床抽真空绝对压力至 20 kPa~ 30 kPa,实现吸附剂再生 。

　　5.2.4 为保证吸附塔平稳切换至下次吸附和产品纯度 ,用排放气将吸附塔压力升至吸附压力 。 固体吸附法工艺流程示意图见图 2。

　　图 2 固体吸附法工艺流程示意图

　　6 工艺技术要求

　　6. 1 烟气预处理

　　6. 1. 1 化学吸收法烟气回收处理系统的预处理工艺采用直接喷淋洗涤的冷却方式 ,洗涤液应根据烟气中二氧化硫 、氮氧化物含量选用水或碱液 。

　　6. 1.2 固体吸附法烟气回收处理系统的预处理工艺采用变温吸附预处理方式 。

　　6. 1.3 预处理系统的烟气进出口管道上应设取样 口 。

　　4

　　GB/T 45647—2025

　　6.2 化学吸收法的二氧化碳吸收与解吸

　　6.2. 1 吸收剂应选用二氧化碳吸收能力强 、再生性能好 、腐蚀性小 、不易降解的碱性液态吸收剂 。

　　6.2.2 二氧化碳吸收与解吸系统应保持水平衡 。

　　6.2.3 二氧化碳吸收与解吸系统的热能回收利用 。

　　6.2.4 化学吸收法设置吸收剂的净化装置 。

　　6.2.5 吸收塔 、再生塔采用填料塔 。

　　6.2.6 吸收塔 、再生塔的设计空塔的流速取泛点气速 60% ~ 80% 。

　　6.2.7 进入吸收塔的贫液温度控制在 40 ℃ ~ 50 ℃ ,再生塔底的温度控制在 100 ℃ ~ 120 ℃ 。

　　6.2. 8 吸收塔洗涤系统补充用水应采用脱盐水 。

　　6.2.9 吸收塔烟气进口管道应设温度和流量监测 ,烟气出口管道应设取样 口 。

　　6.2. 10 吸收塔顶端或出吸收塔应设置吸收剂回收装置 。

　　6.2. 11 吸收塔 、再生塔应设置合适尺寸和数量的人孔门 , 以便检修 。

　　6.2. 12 再生塔塔顶出口管道应设温度检测及高低温报警 ,并应与塔底再沸器蒸气流量联动调节 。

　　6.2. 13 贫液 、富液管道上应设取样 口 。

　　6.2. 14 再生塔和富液出吸收塔管道 、贫液出再生塔管道等管道应进行保温处理 ,再生塔顶管线防烫或保温 ,并符合 GB 50264的规定 。

　　6.3 固体吸附法的二氧化碳吸附与解吸

　　6.3. 1 吸附剂应选用二氧化碳吸附能力强且氮气 、氧气吸附能力弱的固体吸附剂 。

　　6.3.2 为降低压缩能耗 , 吸附绝对压力不应高于 400 kPa。

　　6.3.3 为保证解吸效果 ,二氧化碳解吸绝对压力应小于 30 kPa。

　　6.3.4 为减少二氧化碳对设备及管道的腐蚀 ,真空泵应选用无油干式真空泵 。

　　6.3.5 为降低解吸气的压力波动 ,真空泵出口应设置二氧化碳气体缓冲罐及相关调压自控阀组 。

　　6.3.6 根据石灰窑烟气中二氧化碳的浓度 ,选择一段或多段 PSA工艺进行分离和提纯 。

　　6.4 二氧化碳压缩与脱水

　　6.4. 1 二氧化碳压缩系统应能适应气体组成 、进气压力 、进气温度和进气量的波动 。

　　6.4.2 二氧化碳压缩机的选型应符合 GB/T 51316的规定 。

　　6.4.3 往复式压缩机应设置备用机组 ,螺杆压缩机 、离心式压缩机可不设备用机组 。

　　6.4.4 二氧化碳脱水系统应设在压缩机级间或末级之后 ,脱水工艺采用吸附法 。

　　6.4.5 二氧化碳脱水后的露点温度应满足以下要求 :

　　a) 产品要求为气态二氧化碳 ,水露点低于输送条件下最低环境温度 5 ℃ ;

　　b) 产品要求为液态二氧化碳 ,水露点低于液化温度 5 ℃ 。

　　6.4.6 二氧化碳脱水系统出口管道上应设置在线水露点分析仪和粉尘过滤器 。

　　6.5 二氧化碳液化与储存

　　6.5. 1 二氧化碳液化工艺采用中压液化法或低压液化法 ,应根据产品用途 、输送方式及储存方式经综合比选后确定 。

　　6.5.2 二氧化碳储存可选用立式 、卧式或球形储罐 ,储罐型式应根据工艺要求及储存规模并经综合比选后确定 。

　　6.5.3 液体二氧化碳储罐的设计应符合以下规定 :

　　a) 设计 、制造 、检验及验收应符合 GB/T 4732(所有部分)和 NB/T 47014的有关规定 ;

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　　GB/T 45647—2025

　　b) 储罐应采取保冷措施 ,保冷层的厚度计算应符合 GB 50264的有关规定 。

　　6.5.4 二氧化碳储罐附属设备的设置应符合 GB/T 51316相关规定 。

　　6.5.5 液体二氧化碳泵选用屏蔽泵 。

　　6.5.6 液体二氧化碳储罐底部可设自增压用汽化器 ,汽化器的设计应符合以下规定 :

　　a) 汽化器的设计压力不低于储罐的设计压力 ;

　　b) 汽化器的汽化能力满足泵的正常运行要求 ;

　　c) 汽化器出口设调压阀 。

　　7 设备要求

　　7. 1 一般要求

　　7. 1. 1 压力容器的设计 、制造 、检验和验收应符合 GB/T 150(所有部分) 、TSG 21的规定 。

　　7. 1.2 管壳式换热器的设计应符合 GB/T 151的有关规定 。

　　7. 1.3 板式换热器的设计应符合 NB/T 47004. 1 的有关规定 。

　　7. 1.4 球形储罐的设计应符合 GB/T 12337的有关规定 。

　　7. 1.5 制冷机组的配置应符合 GB/T 51316的规定 。

　　7. 1.6 涂漆及外观要求应符合 GB/T 37400. 12的规定 。

　　7.2 化学吸收法工艺设备

　　7.2. 1 化学吸收法工艺设备应包括增压风机 、洗涤塔 、吸收塔 、再生塔 ; 富液泵 、贫液泵 、回流泵 ;贫富液换热器 、贫液冷却器 、再生气冷凝器 、再沸器等 。

　　7.2.2 洗涤塔采用玻璃钢 、不锈钢-钢复合板 ,符合 GB/T 20878要求 ; 吸收塔 、再生塔壳体材质选用不锈钢材料 ,符合 GB/T 20878要求 。

　　7.2.3 贫液泵 、富 液 泵 和 回 流 泵 选 用 离 心 泵 , 泵 轴 密 封 宜 选 用 机 械 密 封 , 泵 过 流 部 件 选 用 不 锈 钢 材料 ,符合 GB/T 20878要求 。

　　7.2.4 板式换热器材质 、管壳式换热器管材 、增压风机过流部件 、富液和二氧化碳气体接触部位 、与含有游离水接触的压缩机组过流部件选用不锈钢材料 ,并符合 GB/T 20878的要求 。

　　7.3 固体吸附法工艺设备

　　7.3. 1 固体吸附法工艺设备包括预处理塔 、吸附塔 、真空泵等 。

　　7.3.2 预处理塔材质选用不锈钢材料 ,符合 GB/T 20878要求 。

　　7.3.3 吸附塔采用碳钢材料 ,并符合 GB/T 711的要求 。

　　7.3.4 真空泵选用离心真空泵或往复真空泵 ,泵轴密封选用机械密封 ,真空泵材料选用碳钢材料 ,并符合 GB/T 711的要求 。

　　7.4 配套系统要求

　　7.4. 1 管道设计应符合 GB 50316和 SH/T 3202的规定 ,布置方式应符合 GB/T 51316的规定 。

　　7.4.2 监测仪表选型应符合 GB/T 51316、HG/T 20507的规定 。

　　7.4.3 电气控制系统选用集散控制系统 , 系统的设计应符合 GB/T 51316、GB/T 50770和 SH/T 3092的规定 。

　　7.4.4 仪表及控制系统的供电及接地设计应符合 HG/T 20509和 HG/T 20513的规定 。

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　　GB/T 45647—2025

　　8 安全保护要求

　　8. 1 楼梯 、防护栏杆和平台等安全技术条件应符合 GB 4053(所有部分)的规定 。

　　8.2 楼梯 、检修平台等处应设置照明装置 。

　　8.3 危险化学品堆放和使用应符合 GB/T 51316的规定 ,使用场所应设置明显的安全标志与安全告知牌 ,应符合 GB 2894的规定 。

　　7