吸收方式对燃煤电厂模拟烟气碳捕集的影响

采用散堆填料塔研究了循环吸收及单程吸收两种方式对模拟燃煤电厂烟气碳捕集的影响。结果表明循环吸收条件下当贫液中NaOH浓度较高时,CO₂吸收过程主要受气体扩散过程控制,捕集率较高,贫液中NaOH浓度降低至一定值时,CO₂吸收过程逐渐转化为反应速率控制,捕集率迅速降低,吸收液气比为10 L/m³时,贫液中NaOH浓度在1.5 mol/L时CO₂捕集率出现转折点,转折点捕集率为97.2%,吸收剂转化率85.7%,单程吸收条件下液气比7.5 L/m³捕集效果最佳,CO₂捕集率98.4%,吸收剂转化率87.9%。     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳(T-CO₂)布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

日本钢铁产业的碳中和战略

在全球碳中和的大趋势下,钢铁产业就是CO₂减排的主要产业。这是因为钢铁产业在产业部门中CO₂排放量最多,要想显著减少CO₂排放,或者开发零碳排放的新一代氢还原炼铁技术,技术难度都非常大。日本钢铁业界的目标是到2030年之前将CO₂排放量比2013年减少30%,到2050年之前持续推进高炉-转炉工艺(在超级COURSE50中使用CCUS)零碳排放、考虑废除高炉的100%氢还原炉工艺、在400 t级大型电弧炉生产高级钢种等多层次方法。通过与日本政府构筑紧密的合作关系,“产、学、官”联合发力,积极推进碳中和体系的构建。另外,韩国POSCO控股集团的目标是在2040年之前利用CCUS, 2050年之前开发氢还原炼铁工艺,利用氢流动还原炉和大型电弧炉,完全替代高炉。     

高值化CO2利用现状及减碳效果分析

通过资源利用化的方式将CO₂转化为具有工业利用价值的产品,是实现碳中和目标的主要方式之一,结合上海“双碳”工作前景以及节能减排目标的实施,基于燃煤电厂CO₂捕集、利用商业模式和推广政策研究,通过对CO₂材料利用的现状进行评述,分析项目的经济效益和减碳效果,对高值化CO₂利用项目提供策略建议,有利于实现燃煤火电厂CO₂的减排和资源化利用,为上海碳中和专项工作提供支撑。     

下吸式固定床的生物质O2/CO2分段气化流程模拟

建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的Aspen Plus气化模型,该模型预测煤气组成和煤气热值,与文献试验结果吻合良好。利用灵敏度分析模块模拟了氧碳比、CO₂/C对气化结果的影响,并提出O₂/CO₂分段气化流程,对比常规的CO₂气化特征,分析了CO₂/C对气化结果的影响。结果表明,纯氧气化时可获得高H₂和CO浓度的气化气,但其净CO₂排放量较高,氧碳比增加使碳转化率逐渐增加、冷煤气效率先增加后降低;CO₂作为气化剂时,随着CO₂/C的增加,净CO₂排放量逐渐减少,但碳转化率及冷煤气效率大幅降低;与常规CO₂气化相比,O₂/CO₂分段气化在保持低CO₂排放量的同时,可有效增加气化过程中的碳转化率及冷煤气效率。     

基于SOFC-GT-ST的双塔解吸CO2捕集工艺模拟研究

设计并验证了一种新型固体氧化物燃料电池、燃气轮机和蒸汽轮机(SOFC-GT-ST)联合循环动力系统,采用了阳极排气和后燃烧室排气两个再循环回路,研究了气体再循环对系统性能的影响,并对系统发电效率进行优化;针对烟气处理工段设计了闪蒸塔和再生塔结合的双塔解吸CO₂捕集工艺,并改进了MDEA溶液补充水的方式,优化了多处余热利用,使用Aspen Plus软件建立了系统模型,研究了贫液温度、烟气温度、贫液流量、吸收塔压力和解吸塔压力等对CO₂捕集率的影响。结果表明：阳极排气再循环比最优值为0.28,燃烧室排气再循环比最优值为0.36,CO₂的捕集率可达90.82%,碳捕集能耗为3.78 GJ/t。     

计及碳交易和碳税的碳捕集技术经济性研究

采用经济学成本分析法对集成碳捕集封存技术(CCS)的1 000 MW超超临界燃煤机组进行技术经济性分析,以供电成本、净现值、动态回收期及内部收益率为评价指标,探究了煤炭价格、碳配额交易价格、碳税、通货膨胀率及CO₂售卖价格的影响。结果表明：CCS碳捕集装置建设成本较高,较常规机组总投资增加约24.54%,CCS系统能效惩罚较大,厂用电率增加19.31百分点;常规机组供电成本为0.307 5元/(kW·h),CCS机组的供电成本增加35.87%;CO₂减排成本为171.47元/t; CCS机组净现值为138.06亿元,为常规机组的2.23倍;CCS机组的动态回收期为4.15 a,较常规机组提前1.94 a;综合考虑碳税、碳配额交易及CO₂售卖时,CCS机组的供电成本为0.196 4元/(kW·h),较常规机组低43.17%;在碳交易、碳税政策和CO₂循环再利用市场完善建立后,CCS机组具有更强的盈利能力。     

转炉顶底复吹二氧化碳对除尘灰影响的研究

CO₂-O₂混合喷吹炼钢工艺技术将CO₂资源化利用的同时，对氧气消耗、氩气消耗、提高金属收得率、脱磷率等指标上均有所改善，目前在国内很多钢厂开始进行工程化应用。基于转炉烟尘产生机理和CO₂与熔池元素的反应机理，开展国内某钢厂120 t转炉顶吹、底吹和顶底复吹CO₂气体的炼钢工业试验，通过对比试验的烟尘量和金属收得率表明：采用顶底复吹CO₂工艺在整个冶炼过程中降低烟尘产生量、T.Fe,提高金属收得率，其中粗灰产生量平均下降了11.5%,除尘灰中的T.Fe平均降低了2.5%,钢铁料消耗平均降低了1.1 kg/t。通过CO₂与熔池中的[C]发生吸热反应可以有效降低火点区温度，从而减少金属蒸发，减少炼钢过程烟尘产生量和T.Fe,从源头减少炼钢烟尘的产生。采用顶底复吹CO₂工艺可以提高金属收得率，节约成本。     

利用水合物法分离捕集二氧化碳研究进展

我国是以煤炭为主要能源的国家,面临着严峻的碳减排挑战。相对于传统气体分离技术,水合物法CO₂分离捕集技术具有环境友好、工艺简单、能耗低等特点,被认为是具有应用前景的CO₂分离捕集技术,因而被广泛研究。综合调研了国内外水合物法分离捕集CO₂的研究,从热力学、动力学、微观分析、分离工艺及分离装备、成本比较等方面对相关研究进行了系统分析及综合评价,并详细讨论了水合物平衡条件和不同类型添加剂对水合物平衡条件的影响。为进一步开发水合物法CO₂分离捕集技术的研究提供指导。     

An assessment of the use of fuel chemicals synthesized from captured carbon dioxide for renewable electricity storage

本文介绍了国际上利用可再生能源结合捕集CO₂制燃料的最新技术进展。以化学合成的反应热力学为基础,通过分析计算与流程模拟,得到捕集CO₂制燃料化学品储电的能耗与?流,初步评估了甲醇作为储存电能介质的能效,并与氢储能及甲烷储能进行了比较分析。比较结果表明,氢储能流程最短,效率最高,但是没有固碳的作用。对于实现储能与固碳,甲醇的氢原子经济性较好。甲烷产物热值与反应热都较高。甲醇储能效率损失主要由前端电解制氢环节造成。     

二氧化碳捕集技术研究进展

CO₂是造成温室效应的主要气体,如何有效解决CO₂引起的气候问题越来越受到人们的关注。近年来,通过大力发展可再生能源和清洁能源试图从源头上降低碳排放,但由于短期内人类生产生活离不开对能源的消耗,要做到完全脱碳是不现实的。事实上,二氧化碳不仅是一种温室气体,也是一种潜在的碳资源。因此,如何捕集并有效利用CO₂成为业界一直在探索关注的研究方向。通过介绍和分析化学吸收法、多孔固体吸附法、膜分离法、深冷分离法、水合物法和微生物法等各类CO₂捕集技术的研究现状、适用场景和技术发展重点,总结对比不同CO₂捕集方法的优点和局限性,并针对不同技术的未来前景和建议方向进行了展望。以期为CO₂捕集和利用途径提供有益的借鉴和参考,推动CO₂捕集技术实现大规模商业化应用。     

广东能源消费碳排放趋势与前景展望

能源消费是人类活动排放CO₂等温室气体的主要来源,碳减排已成为我国能源发展的一个重要约束因素。2012年全世界能源消费排放3.173 4×1010 t CO₂,中国能源消费排放的CO₂已占世界总排放量的26.0%。2012年全世界人均CO₂排放量4 510 kg,而中国人均CO₂排放量达到了6 093 kg。同年广东省人均CO₂排放量为5 224 kg,高于世界平均水平,低于全国平均水平。随着节能减排和应对气候变化工作的推进,广东的单位产值能耗水平逐年降低,能源结构不断改善,使得全省化石能源消费带来的CO₂排放量的增长势头得到抑制,2012年的排放量比2011年略有减少。按目前的发展趋势预测,到2020年,广东CO₂排放总量将达到1.606 2×108 t碳当量,比2012年增加9.69×106 t碳当量,人均CO₂排放量将达到5 287 kg,略高于2012年的5 224 kg。如果在“十三五”期间加快第三产业发展,则到2020年广东省化石能源消费总量将比2012年下降2.7%,CO₂排放总量将比2012年下降3.5%,人均CO₂排放量将由2012年的5 224 kg下降到2020年的4 795 kg,接近世界平均水平。     

天然气联合循环电厂燃烧后CO2捕集一体化技术经济评价

目的  近年来,天然气发电在我国构建清洁能源体系中扮演着重要角色,预计到2025年“十四五”规划期结束时,中国气电装机容量将会突破150 GW。二氧化碳捕集利用是气电实现“双碳”目标的关键路径之一。 方法  为此,设立1个600 MW等级天然气联合循环发电（NGCC）、1个CO₂捕集和压缩（PCC）的综合工厂作为模拟对象。 结果  模拟研究表明：设计CO₂全烟气量捕集、90%效率、CO₂压缩提纯率为99.5%,燃气发电总出力输出下降了约16.05%,厂用电率增加5.55%,循环冷却水需求增加了约50.52%。 结论  通过经济分析显示,综合工厂的静态投资成本比单一发电厂的成本高54.28%,电力均等化运营成本（LCOE）增加了15.96%,给二氧化碳捕集的部署和发展带来了非常大的困难。但其中天然气价格仍然是影响电厂运营成本的最主要因素。     

下吸式固定床的生物质H2O/CO2气化数值模拟研究

利用Aspen Plus 软件建立干桦木屑在下吸式固定床气化炉中的气化模型,模拟值与文献实验值吻合良好。利用Aspen Plus的灵敏度分析模块模拟分别以水蒸气（H₂O）和二氧化碳（CO₂）为气化剂时气化剂/生物质碳比（GC值）对气化结果的影响,并结合H₂O、CO₂各自的特点研究其复合气化。结果表明,H₂O气化时可获得富氢煤气,但其净CO₂排放量较高;CO₂气化时碳转化率及冷煤气效率较低,但净CO₂排放量较低;H₂O、CO₂复合气化使碳转化率及冷煤气效率略有降低,但可有效减少气化系统中的净CO₂排放量。     

基准年法水泥企业未来CO2排放测算模型构建

本文提出了一个基于水泥企业历史CO₂排放数据而构建的企业未来CO₂排放测算模型。从熟料产量减少、原料替代、低碳熟料与新型胶凝材料、能源效率提升、能源替代、固碳用碳、非熟料工序减碳共七个水泥企业可能采取的低碳措施入手,逐一分析每项措施中存在的会导致企业CO₂排放总量发生变化的变量,以碳元素来源及流向为基础梳理变量与最终CO₂排放之间的函数关系,并以公式体系予以表达。该模型可以输出水泥企业未来年度序列CO₂排放总量、熟料生产CO₂排放强度和各降碳措施的贡献比例等结果,为水泥企业评估自身低碳转型进程、做好相关规划和管理提供指导。     

基于碳捕集与液态CO2储能的综合能源系统优化调度

针对综合能源系统在新能源消纳方面的不足,提出一种基于碳捕集与液态CO₂储能的综合能源系统。首先,分析了液态CO₂储能实际运行特点以及碳捕集装置综合灵活运行方式的“削峰填谷”特性;其次,建立考虑液态CO₂储能与碳捕集装置不同运行方式的综合能源系统;最后,以系统总运行成本最小为目标函数建立优化调度模型,并通过负荷率、能源利用率等评价指标衡量调度结果。算例分析表明,该优化模型可提高能源利用率,缓解系统调峰压力,实现系统运行的经济性和低碳性。     

H2O和SO2对钙循环捕集CO2碳酸化过程协同效应的研究

采用自制恒温热重系统研究了H₂O和SO₂对钙循环捕集CO₂的协同效应,并结合吸收剂的孔径进行了机理分析。结果表明：气氛中的H₂O加速了碳酸化快速反应阶段的反应速度,改善了CaO颗粒的孔结构,从而提高了碳酸化转化率;气氛中的SO₂阻碍了CO₂的捕集,使碳酸化转化率下降,且随循环进行碳酸化转化率下降更加明显;当H₂O和SO₂协同作用于碳酸化过程时,钙循环特性受H₂O和SO₂的协同效应影响：加入0.05%体积分数的SO₂后,当H₂O体积分数从0%增加至20%时,吸收剂孔容积逐步上升,CO₂捕集能力得到改善;加入10%体积分数的H₂O后,当SO₂体积分数从0%增加至0.1%时,吸收剂孔隙堵塞更加严重,CO₂捕集能力下降,但是相较于无H_2<...     

基于发动机性能试验的CO2排放模型分析

在“双碳”目标指引下，为确定汽车企业的碳排放水平，对单一发动机CO₂排放计算方法开展分析。基于发动机性能曲线，通过插值模拟法构建单一发动机CO₂排放模型，实现单一发动机CO₂排放的量化计算。以5台某国六重型柴油机为研究样本，采用5种插值模拟法，计算发动机在全球统一稳态循环(WHSC)工况与全球统一瞬态循环(WHTC)工况下的CO₂排放量。同时，根据稳态工况与瞬态工况的计算精度差异，分析不同插值模拟法对不同发动机工况的适应性。分析结果表明：在稳态工况下，最近邻插值法的计算偏差最大，不同插值模拟的瞬态工况偏差基本一致，相对偏差均在5%以内；5种插值模拟法都可以很好地应用于CO₂排放的量化计算。     

联合CO2捕集的生物质化学链气化制备合成气系统分析

本文提出以Fe₂O₃为载氧体、以CaO捕集CO₂的生物质化学链气化系统,利用Aspen Plus软件对该系统进行了模拟,以合成气组成（干基）、合成气氢碳比、含碳产物的碳摩尔分布、冷气效率及收率等为系统性能评价指标,重点分析了燃料反应器温度（T_FR）、载氧体Fe₂O₃与生物质碳摩尔比（Fe₂O₃/C）、水蒸气与生物质碳摩尔比（Steam/C）、CaO与生物质碳摩尔比（CaO/C）等系统参数对固体生物质化学链气化系统的影响。结果表明,在T_FR = 825℃、Fe₂O₃/C = 0.5、Steam/C = 0.71和CaO/C = 0.26条件下,合成气制备系统性能较优,合成气中H₂和CO₂含量分别为55.2%和15.4%,氢碳比为1.93,冷气效率为78.2%,被CaCO₃捕集的生物质碳为18.2%,收率（湿气基）为1.95 Nm³/kg_biomass,其中合成气中H₂和CO收率为1.24 Nm³/kg_biomass。     

碳交易

碳交易是温室气体排放权交易的统称,在《京都协议书》要求减排的6种温室气体中,CO₂为最大宗,因此,温室气体排放权交易以每吨CO₂当量为计算单位。在排放总量控制的前提下,包括CO₂在内的温室气体排放权成为一种稀缺资源,从而具备了商品属性。