深入：全球首个地热水泥项目的背后

蒸汽公司(以下简称“Steam”)成立于1987年，在地热工程和咨询方面拥有近40年的经验。他们在肯尼亚的最新任务展示了地热能在改变高排放工业过程和促进全球气候目标方面的潜力。

项目背景：地热商业战略

据几个月前的报道，Karsan&Sons(KRSL)已选择Steam为其在肯尼亚Menengai油田的NDOVU NAKURU水泥项目提供服务。

KRSL是一家经营骨料和水泥行业的家族企业。KRSL的水泥品牌Ndovu Cement在肯尼亚的市场份额排名第七，日产量为1200吨。它目前在肯尼亚有六个采石场，在内罗毕以南的阿西河有一座水泥厂和两座研磨厂。

NDOVU NAKURU项目计划在内罗毕北部建立第二座研磨厂，这将扩大KRSL的市场基础，并与其所有新业务和设施使用可再生能源的10年目标保持一致。

除了作为可持续能源的价值之外，KRSL选择地热还因为它是可靠的。停电在肯尼亚并不罕见，它会损坏水泥生产中使用的设备。然而，即使它们不会立即造成损害，频繁的冷重启也会严重影响水泥生产商的运营成本。

KRSL能源投资主管George Muia博士解释了该公司对Nakuru项目的愿景，以及该项目如何融入其战略计划。“KRSL的战略目标之一是在10年内将其碳足迹减少40%。我们已经将石料采石场的柴油车辆数量减少了50%以上，并在两个最大的采石场引入了电动输送系统。地热为我们提供了继续追求尽可能降低碳足迹的机会，同时也使我们的业务更具竞争力。”

项目概述

这个项目的重要性很容易被低估。尽管是世界上第一个水泥行业直接使用地热的项目，但它只涉及一个4MW的ORC发电厂和一个由地热驱动的干燥机。它没有像增强型地热系统(EGS)和先进地热系统(AGS)等新兴技术那样在技术上大张旗鼓，与肯尼亚希望很快实现的1GW地热发电装机容量相比，也相形见绌。

然而，像Karsan这样的小影响项目对于教育公众和政策制定者了解地热能的创新应用，以及如何使加速能源转型的工具多样化至关重要。通过展示地热能源令人惊讶的使用案例和优势，Karsan项目激发了对此类倡议的更广泛支持，并强调了在传统上难以脱碳的公司在寻找可持续经济的旅程中可以发挥的作用。

Karsan项目的细节

Karsan水泥厂位于Menengai油气田，距离地热开发公司(GDC)的MW-18A生产井约6公里。Karsan目前的设施包括水泥研磨厂和骨料采石场，公司的下一步计划是生产自己的火山灰凝灰质灰，这是一种能耗低得多的材料，可用于减少混凝土生产中所需的熟料量。

为此，Steam目前正在为Karsan水泥厂的干燥装置直接应用地热盐水的热量建立概念和基本设计，在那里，火山灰凝灰质灰将被处理。

从MW-18A井排出两相流，送入蒸汽/盐水分离器。分离后的卤水通过增压泵通过约150米的渡槽送入干燥系统，蒸汽将通过约100米长的蒸汽管道输送到发电厂。

Karsan通过该项目实现的碳排放的确切减少取决于几个因素，包括火山灰凝灰质灰在水泥生产过程中取代的熟料百分比和干燥器本身的生产能力。然而，最近的一项研究得出结论，在水泥生产中使用火山灰材料可以实现高达20%的减排。

地热：工业级可再生能源

水泥制造业的碳排放量约占全球的8%，而且这个数字还在上升。中国等混凝土消费大国正在推动该市场的增长。2011年至2013年，中国的混凝土使用量超过了美国在整个20世纪的使用量。水泥的碳密集性质很大程度上来自于“熟料”的生产过程，熟料是赋予混凝土“强度”的物质，占水泥碳排放量的90%以上。

熟料主要是通过将石灰石在窑内加热到1500°C左右，使石灰石(碳酸钙)分解成氧化钙(石灰)和二氧化碳来生产的。传统上，二氧化碳会被释放到大气中。然而，要达到1500°C，水泥制造商需要既稳定又可靠的电力来源。像太阳能和风能这样的间歇性可再生能源通常风险太大，无论是从它们提供电力“基本负荷”(即非间歇性)的能力来看，还是从电力容量来看，水泥厂所有者都无法证明它们是低碳电力来源。

通常情况下，水泥厂要么在现场安装化石燃料发电机，要么从电网购买电力，要么两者兼而有之。但是，由于全球60%的电力生产仍然来自化石燃料——尤其是煤炭，到2023年，煤炭约占全球电力生产的36%——选择地热的非间歇性(“基本负荷”)发电，对于那些既希望建立可持续发展的业务，又希望提高自身能源安全的公司来说，是一种战略解决方案。

Karsan，Menengai，GDC和肯尼亚国家地热战略的出现

为了充分了解Karsan公司交付这一创新项目的能力，了解Menengai油田的开发情况是很重要的。

Menengai火山口位于纳库鲁县，是肯尼亚重要的地热资源之一，潜在地热容量高达1.6GW。Menengai项目一期包括三座电厂，每座电厂容量为35MW，总输出功率为105MW。其中的Sosian Menengai发电站是Steam所有者的另一项工程任务。

在Menengai，国有的GDC负责地热井的钻探，以保护潜在的开发商免受与钻探相关的高财务风险。在获得一口高产井后，GDC还会设计蒸汽集汽系统的施工。这些系统产生的蒸汽随后被卖给独立的发电厂(IPPs)，这些发电厂将蒸汽纯粹转化为电力，或者开发像Karsan这样的热电联产项目，直接利用热量。

但肯尼亚通过GDC有更大的计划。国家设想在Menengai建立一个地热工业园区，旨在利用地热和电力。这一举措包括地热能源的各种直接利用，如牛奶巴氏杀菌、温室加热、水产养殖、洗衣房和谷物干燥。由于电价较低，地热蒸汽供应可靠，预计该工业园将吸引众多企业。

因此，Karsan项目是未来Menengai工业园区的国营开发试点项目之一。它也是肯尼亚更广泛的2030年愿景发展计划范围内的一个重要项目，该计划旨在增加发电能力并促进可再生能源的发展。这最终有助于肯尼亚实现减少温室气体排放、确保能源未来可持续和安全的目标。就Menengai而言，这意味着利用地热能来加强能源安全，降低电力成本，并吸引工业投资。

Menengai火山口