水泥厂碳捕集工艺技术

简要分析了膜分离法、吸附分离法、低温蒸馏法、物理吸收法等几种CO_2捕集技术的优缺点,介绍了化学吸收法碳捕集工艺在烟气处理工程中的应用情况,主要分析了化学吸收法与水泥生产工艺的结合原理及化学吸收法目前存在的问题,最后介绍了一种适用于水泥厂新型外燃式高温煅烧回转窑脱碳工艺。     

基于AHP-TOPSIS法的碳捕集技术方案综合评估

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是实现碳中和目标的重要手段之一，高成本是目前制约CCUS大面积推广应用的瓶颈，而碳捕集是影响CCUS技术成本的主要环节。近年来，各类碳捕集技术的研发和示范受到广泛关注，但整体成熟度不高，未来发展路径仍不清晰。基于层次分析法和逼近理想解排序法，构建了一套适用于碳捕集技术的综合评估方法，从技术、低碳、经济、安全4方面对目前典型的碳捕集技术进行综合评估。结果表明，现阶段CO₂捕集技术的部署主要受低碳特性影响，复合胺吸收法应用潜力居首，而随着我国未来能源、产业结构不断调整，各类碳捕集技术的应用场景及影响其综合推广潜力的因素将发生变化，其中，经济特性将成为未来影响CO₂捕集技术市场渗透率的关键，因此，变压吸附法、复合胺吸收法和钙循环法将在未来CO₂捕集过程中占据相对重要的地位。通过将定量分析与专家意见相结合，形成的评估结果将为碳捕集技术研发与应用提供科学思路。     

水泥行业CO2排放特征及治理技术研究

本文系统梳理分析了水泥不同种类和各工序的CO₂排放特征，其中，工艺、燃料直接CO₂排放占比达90%，与物料中碳酸盐的含量正相关，与燃料发热量和利用率负相关，电力间接CO₂排放占比约10%，特种水泥由于减少了碳酸盐分解造成的碳排放，总体碳排放量较低。新型干法水泥生产过程可分为生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个阶段，工艺和燃料CO₂排放主要发生在熟料煅烧阶段，其尾气中CO₂浓度一般在11%～29%。研究分析了碳替代/碳捕集等控碳技术、CO₂资源化利用技术。水泥厂碳替代主要是原料替代、熟料或水泥替代、燃料替代等，可分别实现减碳10%、25%～50%和30%以上；碳捕集主要有富氧燃烧和烟气CO₂捕集，水泥窑富氧燃烧技术有全氧燃烧和分解炉全氧燃烧技术两种。捕集技术主要采用化学吸收法、固体吸附法；在CO₂综合利用方面，针对水泥厂的特殊应用场景，矿化具有较好的应用效果，如采用混凝土养护技术，制备高附加值的微纳米碳酸钙等。     

基于自热再生的化学吸收法CO2捕集工艺模拟及节能分析

基于能量集成,将化学吸收CO_2捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合,应用自热再生理论对其优化,挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力,并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收,将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源,合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量,降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明,优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO_2),节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价,优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO_2),较传统化学吸收法降低了12%。     

烟气胺法CO2捕集技术进展与未来发展趋势

全球气候变化是目前世界面临的严峻问题之一,CO₂等温室气体的过量排放是导致全球气候变暖的主要原因。碳捕集、利用和封存(CCUS)是现阶段解决全球气候变暖的必要手段,基于有机胺的化学吸收法因捕集效率高、烟气适应性好,成为目前燃煤燃气电厂捕集CO₂的关键技术路径。本文详细介绍了胺法CO₂捕集技术的基本原理及胺法CO₂捕集技术工艺流程,分析了新型吸收剂的开发、节能技术的优化等降低胺法CO₂捕集技术再生能耗和成本的关键手段。结合研究现状以及烟气胺法CO₂捕集需求,对其未来的发展趋势进行展望。     

集成供冷的燃煤电厂碳捕集、封存系统优化分析

利用碳捕集、封存系统(CCS)减排燃煤电厂CO₂是碳中和必经之路，但目前较高的碳捕集、封存成本限制了该技术的发展和应用。针对某300 MW燃煤机组，利用Aspen Plus模拟软件提出并搭建了基于碱金属基干法碳捕集、封存耦合供冷系统，利用凝结水循环进行深度耦合，达到回收CO₂压缩封存过程中冷量的目的，有效降低碳捕集成本。在不耦合供冷过程的情况下，通过回收CO₂吸附过程释放的反应热，降低碳捕集系统单位耗电量至413.79 kWh/t(以CO₂计，下同);此时CO₂压缩封存过程能耗仍巨大。为此，在上述碳捕集封存系统进一步耦合供冷机组。通过模拟计算可得集成后新系统降低了CO₂压缩程度，此时加压封存过程的单位耗电量降至247.54 kWh/t,降低了2.3%,CO₂捕集封存总运行成本进一步降低33.77%。此外，供冷机组的引入还会降低额外投资成本，如通过提高CO₂吸附床内的换热温差，减少受热面布置量和吸附剂装载量，从而减...     

燃煤烟气化学吸收碳捕集系统分析与优化

系统工艺优化是有效降低化学吸收法碳捕集成本的手段之一。本文以1000MW燃煤机组燃烧后烟气化学吸收CO_2捕集系统为研究对象,建立该系统碳捕集能耗模型和成本模型;在此基础上研究各流程参数对碳捕集能耗及成本的影响规律并获得基于正交设计的最优参数组合。结果显示:CO_2脱除率、吸收剂质量浓度、贫富液换热器端差能显著影响系统碳捕集能耗及成本。随着CO_2脱除率的增加(50%~90%)、吸收剂浓度的增大,脱碳系统的CO_2避免成本下降,而对于贫富液换热器端差,存在一个最优值7℃,使得CO_2避免成本最小。本次研究得到的优化方案的再生热耗为3.61GJ/t CO_2,相比基础方案下降10.9%;单位投资为3156.7元/k W,相比基础方案下降12.2%;单位运行成本为177.3元/t CO_2,相比基础方案下降8.0%;CO_2避免成本为315.86元/t CO_2,与基础方案的364.52元/t CO_2相比,下降13.3%。     

无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展

随着全球气候变暖,二氧化碳的捕集、利用和封存（CCUS）逐渐成为科学界和工业界的研究热点。CCUS的关键是选择性地从气体混合物中捕集二氧化碳。目前二氧化碳捕集技术包括化学吸收、膜分离、吸附和低温分离等。吸附法是利用吸附剂对不同气体的吸附能力差异来进行二氧化碳捕集。综述了分子筛、介孔二氧化硅、黏土及多孔碳等无机固体吸附剂在二氧化碳捕集应用中的研究进展。对比了不同改性方法对吸附剂吸附二氧化碳性能的影响。从应用角度来看,分子筛、介孔二氧化硅、黏土具有潜在的成本效益,但仍需在工程设计开发方面得以进一步发展,以适用于不同应用需求的二氧化碳捕集。     

氨法吸收烟气中二氧化碳与脱碳后溶液解吸研究进展

氨法碳捕集因具有脱除效率高、低成本、高吸收容量等特点,而成为目前CO2捕集的研究热点之一。本文阐述了氨法吸收CO2与脱碳后溶液解吸的主要机理,综述了国内外该法的研究进展,分析了影响该技术应用的几个方面问题,比如机理研究、氨逃逸、解吸能耗等,提出今后应开展氨法碳捕集的工业化试验以及联合脱硫脱碳方面研究,尽快使该工艺得以工业化应用。     

醇胺法碳捕集再生能耗影响因素研究

燃煤电厂为城市中CO_2的主要排放源,烟气碳捕集是实现低碳城市的最佳方案。目前,碳捕集一般采用单乙醇胺(MEA)化学吸收法。基于国内外研究现状,分析了MEA碳捕集系统能耗特性,建立了再生能耗计算模型,研究了碳捕集率、吸收剂浓度、吸收剂中CO_2负荷对再生能耗的影响。结果显示,本文再生能耗计算模型得出的碳捕集系统单位再生能耗为3.96GJ/t;再生能耗随着捕集率的升高而增大,随着MEA质量分数的增加而降低,随着吸收剂中CO_2负荷的增加而减小。     

化学吸收法捕集二氧化碳研究进展

化学吸收法是目前电厂捕集烟气中二氧化碳应用最广泛的方法。本文主要介绍了以醇胺、热钾碱溶液、氨水等为吸收剂的化学吸收法,从目前的研究现状、吸收原理及优缺点进行分析,并探讨了未来二氧化碳捕集研究的方向,化学吸收法捕集CO_2的研究主要集中在对吸收剂的探寻中,同时,离子液体、金属有机骨架、膜分离技术等其他捕集技术的发展大大推进了二氧化碳捕集的进展。     

CO2捕集溶剂吸收法的研究进展

针对最主要的CO₂捕集方法溶剂吸收法，系统梳理了吸收剂有机胺、离子液体、低共熔溶剂以及相变溶剂在碳捕集领域的技术发展历程和现状，并分析了相关技术的发展趋势。目前溶剂吸收法主要以有机胺为主，但仍面临能耗和降解率高等问题，新型胺液溶剂的开发和应用还需时间验证。离子液体、低共熔溶剂和相变溶剂尽管具有替代有机胺捕集CO₂的潜力，但受成本和溶剂黏度的限制，依然面临着较多的技术挑战。因此，溶剂吸收法捕集CO₂技术开发仍有很大的提升空间。     

新型太阳能辅助碳捕集技术进展综述与性能比较

近年来,CO₂捕集技术正在从定向分离的单一过程向同步存储或利用的集成过程快速过渡。这种发展趋势也对太阳能辅助碳捕集的集成形式提出了更高的要求。本文综述了化学链燃烧、水合物法和热化学循环三种新型太阳能辅助碳捕集技术,从辅助方式、操作条件和性能等方面展开深入分析。围绕理想分离最小功和二次定律效率两个参数,对新技术和传统技术进行了性能评价和对比。结果说明了对于CO₂体积分数在5%～20%的混合气体,吸收法和热化学循环法的二次定律效率较高,发展较为成熟,而水合物法的分离最小功最小,理论上较易实现分离。新型太阳能辅助碳捕集技术可促进碳产品的生产,为全球碳循环的搭建完成了重要的一环。     

燃煤电站与光伏余热辅助胺法脱碳系统集成

为应对全球变暖问题,对现有燃煤电站进行碳捕集改造以及大力发展清洁能源势在必行。化学吸收法在碳捕集技术中发展最为成熟,但其再生能耗极高严重影响了燃煤电站自身的发电效率,因此有学者提出通过清洁能源辅助碳捕集的利用方式,其中光热辅助碳捕集应用最为广泛,但该利用方式未发挥单一光热的利用潜力。通过利用聚光光伏发电过程中产生的大量低品位废热辅助碳捕集可以提高光伏系统效率同时对低品位废热进行了有效利用。基于此构思了聚光光伏-光伏余热直接辅助碳捕集的新系统,建立了聚光砷化镓-余热辅助胺法脱碳的能量转化模型,验证了聚光光伏余热在质和量上都具有直接辅助胺法脱碳的潜力,依据热耗灵敏度分析优化了胺法脱碳系统关键参数,其最低热耗可达3.7 GJ/t,分析了电池工作温度及辐照强度对系统碳捕集性能以及光电效率的影响规律,确定了电池最优工作温度为140℃。将新系统集成于典型600 MW燃煤电站,并与参比系统比较可得:相较于单一燃煤碳捕集,电站发电效率提升6.01个百分点,同时增加光伏发电185.2 MW;相较于单一光伏发电,光伏发电量降低15.79 MW,但占接收太阳能60%的余热得到了有效利用,可实现CO₂捕集461.75 t/h。新系统在典型日的光伏日均发电为61.8 MW,日均碳捕集量为155.6 t/h,为实现年碳捕集保证率达80%以上,需要约4 km²以上的聚光面积。新系统利用光伏余热代替了原本从电站低压缸抽汽,消除了碳捕集对电站的能源惩罚,同时将高品位的太阳能转化为电,并对低品位的光伏余热进行对口利用。系统最终实现了太阳能的高效利用以及化石能源的并行清洁利用。     

燃煤电厂CO2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术（即CCS技术）通过对CO₂进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO₂大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO₂捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO₂减排成本的计算公式,建立了CO₂捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600 MW超临界燃煤电厂捕集封存CO₂的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。     

燃煤烟气CO2化学吸收剂研究进展

燃煤烟气CO_2是温室气体的主要成分之一,碳捕集、利用与封存(CCUS)在减少全球温室气体排放方面发挥重要作用,化学溶剂吸收法是目前最成熟的CO_2捕集技术。本文介绍了传统化学溶剂吸收法捕获CO_2的系统工艺及特点,综述了醇胺吸收剂、氨水吸收剂、离子液体吸收剂、氨基酸盐吸收剂、相变类吸收剂的研究进展,并分析比较了各吸收剂的优缺点及热门研究方向。对化学吸收剂研究趋势和技术发展前景进行了展望。     

低能耗化学吸收碳捕集技术展望

低能耗的CO₂捕集技术对“碳减排”有重要意义。化学吸收法是工业常用的CO₂捕集方法,过程能耗高、成本高,限制了大规模的工业应用。近年来,随着新型吸收剂的开发和吸收解吸装置的设计,过程能耗有所降低,在我国已有多套碳捕集示范装置。然而进一步降低捕集能耗,节约捕集成本是实现“碳中和”的不变追求。本文基于溶剂化学吸收CO₂研究,提出以下化学吸收法的研究方向：开发广泛的相变吸收理论,构建吸收体系数据库,建立定量预测模型,以实现吸收体系的分子设计;强化气液传质,设计液相传热部件和气液分离空间,研发高效吸收解吸设备,以提升碳捕集效率;耦合化学吸收和矿化,实现原位CO₂吸收固定,提升过程经济性。通过化学吸收技术的系统研发,以期促进低能耗的碳捕集,助力祖国实现“碳中和”。     

碳中和目标下的水泥工业低碳技术研究

介绍了世界水泥工业低碳技术。水泥行业的碳减排对我国实现碳中和目标的影响重大,迫切需要水泥行业通过技术创新驱动实现绿色低碳发展。针对水泥工业的碳排放主要来源,碳减排技术路径主要包括能源效率提升、原/燃料替代、低碳水泥、碳捕集利用和封存。比较分析了国内外典型的水泥窑替代燃料技术。从水泥窑尾烟气中捕集CO2,除了富氧燃烧和化学吸收法外,还包括直接分离的捕碳技术。介绍了水泥窑捕集到的高浓度CO2进行资源化利用的技术途径。     

燃烧后二氧化碳捕集技术与应用进展

二氧化碳是主要的温室气体之一，其大量排放已对全球的气候环境造成严重影响，迫切需要开发经济有效的碳捕集技术。目前，碳捕集技术主要有吸收分离法、吸附分离法、膜分离法和低温分离法。首先，介绍了碳捕集技术的发展现状、应用研究进展和未来发展趋势；总结了国内外碳捕集示范项目；重点对比了各碳捕集技术的优势与缺点，同时强调了捕集技术面临的困难与挑战；指出目前主要的碳捕集技术均难以独立实现高效、节能、经济的碳捕集分离，需针对不同的应用场景，选择适合的分离技术，并提出了适用分离场景的应用建议；最后，简要介绍了混合捕集技术的研究成果，提出混合捕集技术可能是一种突破单一捕集技术瓶颈的可行方法。     

浅析水泥生产与碳捕集一体化新技术

碳捕集和碳封存(CCS)可看作是一种能显著减少CO2排放的新技术,但一直以来,水泥工业对CCS技术的经济可行性普遍持怀疑态度。而法国图卢兹国立综合理工学院和拉法基公司合作研发的一种碳捕集新技术,不仅能与水泥厂融为一体,还能实现水泥厂电力的自给,从而明显降低碳捕集成本。