燃煤电厂CO2捕集的减排效率研究与展望

为了客观评价不同CO₂捕集技术的能耗水平,判别CO₂捕集技术的有效性和经济性,提出减排效率概念和计算模型。CO₂减排效率表示某种CO₂捕集技术的有效减排能力,即捕集单位CO₂所发生的CO₂有效减排量,减排效率模型对CO₂捕集技术的能耗进行归集和平准化计算,其值越大表明减排效果越佳。利用减排效率模型测算,目前我国燃煤电厂CO₂捕集技术的减排效率理论极值为98%,燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术的减排效率分别达到80%、70%和58%～68%。经工程应用实践验证,减排效率模型能满足评价要求。最后对CO₂捕集技术的发展进行了展望,认为未来随着捕集技术的不断进步和创新,CO₂减排效率将超过90%。     

CO2原位捕集强化水气变换制氢研究进展

氢能为实现零碳排放的能源利用提供了重要解决方案。然而,受制氢技术限制,现阶段我国主要以化石燃料为原料通过气化或重整得到CO,再通过水气变换制氢。虽然使用化石燃料制氢拥有80%的能量转换效率,但其制氢生命周期的平均CO₂排放量近14 kg/kg(CO₂/H₂),不利于实现“双碳目标”。因此,在化石燃料经水气变换制氢过程中,如何分离去除CO₂是影响H₂纯度和减少能耗的关键步骤。相比于常用的醇胺溶液法高能耗,CO₂原位捕集强化水气变换制氢利用固体吸附剂原位捕集产气中CO₂,可实现一步制取高纯度H₂且富集回收纯CO₂。因CO₂的移除量和移除速率直接决定水气变换反应的强化程度,关系到H₂的产率和纯度,其运行稳定性与生产成本相关。因此,该工艺的高效运行依赖于高活性水气变换催化剂和CO₂吸附剂。为此,针对CO₂原位捕集...     

CO2捕集及其转化技术现状与煤化工产业碳减排路径探索

随着我国“双碳”目标的提出,对煤化工产业碳减排也提出了更高的要求。介绍了燃烧后CO₂捕集及其转化技术发展现状,根据国能榆林化工有限公司的碳排放实际,提出CO₂捕集及其转化一体化思路,具体是将CO₂微界面振荡捕集技术和CO₂-CH₄重整技术相结合,实现CO₂低成本捕集和精准转化。“微界面振荡吸收及再生+微通道反应”捕集转化技术工艺是采用微界面振荡捕集技术对烟气中的CO₂进行深度吸收,进而通过再生过程获得高纯度的CO₂,再利用CO₂-CH₄重整技术将CO₂和CH₄催化转化生成H₂和CO,即高附加值的合成气;最后对预期的经济效益、社会效益以及示范效应进行了介绍。     

金属有机骨架材料（MOFs）CO2捕集和转化研究进展

社会和工业现代化的进步，CO₂及其他温室气体的排放日益增加，导致温室效应严重、自然灾害频发。为了减少碳排放，大力发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS）势在必行。目前，常用的CO₂捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO₂直接转化等。其中，开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键。详细综述了金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）在CO₂捕集和转化中的应用，分析了目前研究的最新进展，揭示了应用过程存在的问题和解决方法。其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量，在CO₂吸附分离和催化反应中表现出良好的优势。功能化修饰法可以针对不同CO₂捕集技术的需求进行对应改性，拥有较高的成功率，尤其是后功能化法，因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO₂捕集的各种方法中。前功能化法是最理想的MOFs改性方法，尤其是配体功能化，可以从结构上改变MOFs对CO_...     

基于钙循环的燃煤电站捕集CO2系统模拟

提出一种基于钙循环法适用于燃煤电站的燃气/蒸汽联合循环捕集CO₂新型系统,把该CO₂捕集系统分成4个子系统：煤气化子系统、燃气子系统、钙循环捕集CO₂子系统、余热锅炉及汽水循环子系统。采用Aspen Plus软件平台对各子系统进行热力学建模和模拟。结果表明,在CO₂捕集效率为90%时,在一定钙基吸收剂流量参数下该CO₂捕集系统的净效率可达41.81％。氧碳物质的量比和汽碳物质的量比对气化炉煤气中的CO、H₂和CH₄体积分数有重要影响。随着氧碳比和汽碳比的增加,煤气热值和CO₂捕集系统净效率均呈现下降趋势。为了保持较高的系统净效率,氧碳比应小于0.24。     

硫化钠法CCUS化学固碳技术分析和探讨

简明阐述了清洁能源制氢耦合C1化学工业的CCUS化学固碳路径，按照CO₂中的C、O元素成键变化，将化学固碳技术区分为活化法和非活化法。将金属氧化物拓展到金属硫化物，并通过还原硫酸盐制备金属硫化物，设计构思出Na₂S固碳路径，包括电解水制氢、H₂还原Na₂SO₄、Na₂S溶液吸收CO₂、NaHCO₃/Na₂CO₃处理单元、H₂S制硫酸或硫磺以及硫酸制盐酸6个工艺单元流程；可用于含氧原料气、低浓度CO₂原料气甚至大气中CO₂的捕集及固化工艺的技术开发，并具有矿化固碳效果。通过对Na₂S固碳路径及其效果进行的详细分析和探讨，从H₂消耗、投资、过程能耗、产品价值、固碳效果以及能源利用和储存等方面进行对比后，得出Na₂S法固碳与CH₃     

利用NaOH溶液吸收捕集烟气中的CO2

利用NaOH溶液吸收捕集模拟烟气中的CO₂,重点考察了NaOH溶液浓度、烟气中CO₂浓度、NaOH溶液温度、烟气流量等对CO₂脱除效率的影响规律,并考察了烟气中SO₂的存在对CO₂吸收的影响。结果表明,在实验室条件下,通过鼓泡反应装置,利用NaOH溶液吸收模拟烟气中的CO₂,CO₂脱除效率随着NaOH溶液浓度、烟气流量和鼓泡气管插入深度的增加先增加后降低,随着CO₂浓度、NaOH溶液温度的增加逐渐降低。在优化工艺条件下,CO₂脱除效率可高达97%。     

基于CO2排放因素模型的“脱钩”指标构建与评估——以山西省为例

依据Tapio脱钩指标和Kaya恒等式，运用LMDI分解法分别构建了二氧化碳(CO₂)“脱钩”弹性指标和努力指标扩展分解模型，并对山西省CO₂“脱钩”和低碳经济发展情况进行定量分析。结果表明，脱钩弹性指标和脱钩努力指标均显示山西省CO₂的“脱钩”情况有所改善，已呈现出“弱脱钩”的低碳经济特征；能源强度降低是导致CO₂“脱钩”的关键性因子，其脱钩努力指标从2001年的-0.239 2逐年增加到2008年的 0.542 4，这主要源自工业领域技术的进步和能源效率的提高，产业结构和能源结构调整等其他措施并没有显示出明显的减排效果；假定在以上条件均不变的情况下，CCS技术将成为实现CO₂减排和“强脱钩”的关键性因素。该研究尝试将脱钩指标和CO₂排放因素分解模型进行结合，考虑了CCS因素在减排和“脱钩”方面的作用。     

不同排采程度煤储层注CO2驱煤层气模拟评价

在“双碳”战略背景下,开展煤中封存CO₂和提高煤层气采收率（CO₂-ECBM）研究有重要现实意义,我国也已开展多方位的先导性试验和工程示范。已有的工程实验表明,煤储层的排采程度对CO₂注入的难易程度有重要影响,然而还缺少定量数据的支撑以及对CO₂注入及驱煤层气的效果的评价。借助数值模拟手段,以沁水盆地柿庄北区块SX018-5H井煤层气地质和工程条件为基础,构建了含1口水平井和2口直井的3号煤层CO₂-ECBM工区,设计了水平井排采0,1,2,3和4 a后,在1 a内连续注入万吨CO₂,以及排采4 a后持续注入CO₂共计6个注入驱替方案,对比了10 a模拟时间内注入CO₂各方案及不注入CO₂方案的气井产出和储层动态变化情况。研究结果表明,在沁水盆地南部柿庄北区块3号煤层地质条件下,水平井具有较高的CO₂注气效率,3号煤层具有较大的封存潜力,注入万吨CO₂     

SX油田注温室气体细管实验研究

温室气体（CO₂）驱油及埋存技术寻找出传统化石能源开发与环境保护的重合点,既实现了CO₂的捕集与利用,又使实施区域的原油采收率提高,在经济与环境保护上展现出共赢。SX油田为有效动用油层及实现温室气体埋存,开展了CO₂气驱目标地层原油细管实验,分析了在地层温度恒定地层压力不同的条件下CO₂驱油效率变化规律。实验结果表明:原油采收率随着注CO₂气量的增加而增加;在同等注气量条件下,原油采收率随着实验压力的升高而升高。CO₂细管实验最小混相压力为46.05 MPa,高于原始地层压力7.72 MPa,呈现出非混相驱特征。     

我国煤制氢与CCUS技术集成应用的现状、机遇与挑战

在应对全球气候变化的背景下,氢能以其清洁、高效、无碳的特点而受到广泛关注。基于我国的资源禀赋、氢能需求及排放约束,煤制氢及碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的集成应用对我国能源低碳转型具有重要意义。本文系统分析了我国煤制氢与CCUS技术集成应用的现状、机遇与面临的挑战,并为未来我国发展低碳煤制氢产业提供相关建议。结果表明:①相较其他制氢技术,现阶段煤制氢与CCUS技术的集成应用具备显著的成本优势;②CCUS技术可降低煤制氢过程约90 % 的二氧化碳排放,但相比可再生能源制氢其碳足迹仍是短板;③新疆、山西、陕西及内蒙古等地区可作为推广煤制氢与CCUS技术集成应用的优先区域;④煤制氢与CCUS技术集成应用面临的挑战主要包括缺乏公众认可度以及与可再生能源之间的竞争。未来我国应加强针对煤制氢与CCUS技术集成应用产业的顶层设计及相关技术的科普宣传,积极推进煤制氢与CCUS技术集成应用方面的研发和示范,为我国氢能产业的发展提供保障。     

节能减排新技术——煤炭地下气化

分析了煤炭地下气化技术在煤炭资源的开发和利用中的节能减排作用,煤炭地下气化技术通过采煤变采气、运煤变输气、煤与瓦斯共采及无矸石排放等方式,显著降低了碳排放,同时可实现CO2的捕集、利用和永久封存,节能减排效果显著。     

山东省资源型城市产业结构调整与碳减排潜力研究

资源型城市产业结构偏重、能源结构偏煤的发展方式引致了严重的高碳排放问题,优化产业结构可在一定程度上加快碳减排的进程。山东省作为能源消费和碳排放大省,其资源型城市产业结构与碳减排的关系有待进一步探究。以山东省资源型城市为研究样本,采用IPCC碳排放核算方法和EIO-LCA模型,分别测算分部门的直接碳排放强度和间接碳排放强度,构建碳减排潜力模型对分行业部门的碳减排潜力进行等级划分,深入剖析了产业结构与碳减排潜力的关系。研究发现：山东省资源型城市的直接碳强度和间接碳强度居于前列的部门多为能源供应和开采业;第一减排潜力梯队部门碳减排效应和碳减排量均较高,多为能源供应类部门;第二减排潜力梯队部门碳减排效应与碳减排量一高一低,多为服务业和交通业等生产链下游部门;第三减排潜力梯队部门碳减排量和碳减排效应均较低,且多为非传统工业。     

煤化工过程中的CO2排放及CCS技术的研究现状分析

温室气体排放导致的全球气候变暖问题是目前最被关注的问题之一,尤其对以煤为主要一次能源的中国而言,面临着越来越大的减排压力。本文对几种典型煤化工过程中的高浓度CO2排放情况进行了分析,之后对CO2捕集和封存技术(CCS)的关键环节及国内外研究现状进行了分析和总结,最后简单介绍了神华集团正在执行的几个CCS项目的进展情况。     

燃煤烟气微藻固碳减排技术现状与展望

燃煤电厂排放的烟气中含有CO2、SOx、NOx、重金属等污染物,显著影响了大气环境。传统的电厂烟气处理技术包括烟尘控制、烟气脱硫和脱硝等,存在工艺设备复杂、能耗高、处理成本高及二次污染重等问题,制约其应用。相比于传统燃煤电厂烟气减排技术,微藻固碳减排技术具有工艺设备简单、操作方便和绿色环保等优势。通过微藻固碳减排技术处理烟气时,微藻细胞可以通过光合作用固定烟气中的CO2,同时吸收NOx和SOx作为生长所需的氮源及硫源,并能够吸收烟气中的汞、硒、砷、镉、铅等重金属离子,获得的微藻生物质可进一步转化制取生物柴油、乙醇、甲烷等生物燃料及高附加值产品,具有广阔的发展前景。笔者深入分析CO2、NOx、SOx等典型燃煤烟气污染物在微藻培养体系中的溶解、传输与转化机理及路径,系统探讨烟气污染物的微藻减排机理及其对微藻生长的影响规律。并根据烟气成分、光生物反应器结构形式、气液传质特性等对微藻生长、固碳减排的影响规律,综述了藻种筛选、光生物反应器、曝气方式等方面的研究进展及存在的问题,探讨了强化微藻生长及烟气污染物脱除的原理和方法,提出了基于燃煤电厂余热、余压综合利用的微藻烟气固碳减排及生物质采收集成系统,为燃煤电厂烟气的绿色减排技术的研究及应用提供指导。     

湖北省交通业碳排放影响因素及情景预测

论文选取城镇化率、客货运周转量、人均GDP和能源强度4个指标反映湖北省人口、经济和技术水平对湖北省交通业碳排放的影响。首先对湖北省碳排放情况和人口城镇化比例及能源强度进行整体的分析，然后运用STIRPAT扩展模型对湖北省交通业碳排放影响因素进行研究。在研究过程中，发现数据存在明显的多重共线性问题，此时普通的最小二乘法得到的结果不准确，故使用偏最小二乘法来消除解释变量之间的多重共线性。并使用留一法交叉验证得到的结果是否合理，最后对数据进行偏最小二乘法两次迭代映射分解得到碳排放量与其影响因素之间的系数。对结果进行显著性检验，验证了结果的可靠性，结果表明城镇化率、客货运周转量、人均GDP和能源强度4个指标均与交通业碳排放总量呈正相关关系。在此基础上根据2000—2018年的湖北省交通业碳排放数据，使用情景分析法设定低、中、高3种碳排放情景对2030年碳排放量进行预测。首先计算出3种不同情景下不同解释变量的年平均增长率，然后将结果带入碳排放量与解释变量之间的公式中计算得出2019—2030年碳排放量的年平均增长率，由此得出2030年的碳排放量在低排放情景、基准情景和高排放情景下分别为1 081.772万t、1 131.407万t和1 176.507万t。分析显示人口因素和技术因素对交通业碳排放量影响最大，城镇化率的提高和能源消耗强度的增强会导致能源需求量和碳排放量大幅度增加，加大了城市交通运行压力。结合2030年前完成碳峰值的目标，将3种情景下湖北省交通业碳排放量预测结果与目标进行对比，显示均完成目标达到碳排放峰值。最后针对影响碳排放的相关因素提出相关节能减排建议，以期优化交通能源结构，实现低碳经济和可持续发展目标。     

新疆能源消费碳排放现状及增长效应分析

为了有针对性地分析新疆能源碳排放的增长机理,分析新疆能源利用现状、碳排放总量、三大产业碳排放的变化趋势、碳排放强度、人均碳排放等变量,基于扩展的Kaya恒等式建立因素分解模型,采用LMDI分解方法对能源碳排放进行因素分解。定量分析1985-2009年经济规模、人口规模、排放系数、能源结构、能源消费强度、产业结构等6个因素对新疆碳排放增量的影响。研究发现,经济规模效应、人口规模效应是正向驱动因素,能源结构与能源消费强度效应对碳排放具有抑制作用,产业结构的负效应表现最为突出。最后结合新疆实际提出了相应的减排政策建议。     

电网企业碳排放核算与配额分配方法研究

电力行业是我国首个纳入全国碳市场、需开展碳排放核算并参与履约及交易的重点行业。列举了目前电网企业的几种碳减排途径,包括电网内部减排、促进发电侧减排和用电侧减排,并指出内部减排潜力有限,通过电网促进资源利用最大化,实现推动社会能源结构的变革以及提升清洁能源使用率在碳减排方面的作用则更为明显。按照碳排放核算方法要求,指出了我国电网企业碳排放核算与配额分配可能存在的一些问题,其中通过对电网企业间接排放影响因素的分析,给出了碳排放核算中时间和空间匹配的优化建议;提出了基于线损率、电网排放因子、可再生能源消纳比例以及电网企业能效服务和需求侧管理绩效指标等因素的多种配额分配思路。     

双碳背景下煤炭安全区间与绿色低碳技术路径

煤炭是我国的主体能源和重要原料,为中华民族伟大复兴做出了不可磨灭的历史贡献,在今后较长时期内,特别是推动我国能源转型发展中还将发挥不可或缺的兜底保障作用.作为"双碳"目标的主战场,能源产业的减碳、降碳是我国"双碳"工作的重点方向.由于我国以煤为主的能源禀赋现状,在保障能源安全的基础上,降低煤炭消费总量及其消费过程中的碳...     

山东省生产部门碳排放驱动因素分解分析

通过对山东省碳排放量进行核算,并在Kaya恒等式基础上,将山东省生产部门碳排放分解为经济发展、产业结构、能源强度、能源消费结构4个驱动因素,并采用对数平均迪氏分解法对山东省2000—2009年碳减排工作成效进行定量分析。结果表明：除能源强度的变动对碳排放起负向驱动作用外,经济发展、产业结构、能源消费结构的变动均对碳排放起正向驱动作用,且经济发展是山东省碳排放的主要促进因素。最后,提高能源效率、降低能源强度是目前山东省碳减排工作的重点。