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<...     

苛性碱吸收模拟燃煤电厂烟气CO2性能研究

以散堆填料吸收塔作为反应器,采用单因素分析方法研究了吸收液进口温度、吸收当量比、停留时间和吸收液浓度等因素对CO₂捕集的影响,并采用正交试验对这些参数进行优化。结果表明：在实验条件下,各因素对CO₂捕集影响由大到小依次为吸收液进口温度、停留时间、吸收当量比和吸收液浓度;吸收液进口温度与停留时间对CO₂捕集有显著影响,吸收当量比和吸收液浓度对CO₂捕集影响较小;最佳工况组合为吸收液进口温度为40℃,停留时间为5 s,吸收当量比为100%,吸收液浓度为2.0 mol/L。     

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。     

高炉煤气碳捕集对钢铁联合企业碳排放的影响

为了探究高炉煤气碳捕集对钢铁联合企业碳排放的影响,通过建立钢铁联合企业的CO₂排放核算模型,用来计算钢铁产品以及企业的CO₂排放量。最后以高炉煤气CO₂捕集率作为情景假设,计算不同情景下高炉煤气CO₂排放系数及高炉煤气的热值,分析不同情景下钢铁产品以及企业CO₂的减排效果。结果表明捕集率为75%时,高炉煤气的热值提高了17.6%,钢铁联合企业的CO₂减排幅度约为14.5%,钢铁产品中的铁水的碳减排幅度最大,降低了15.33%。高炉煤气的碳捕集可以有效降低钢铁联合企业的CO₂排放,对钢铁联合企业碳中和提供有效的实施路径。     

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。     

燃煤电厂固体吸收剂捕集二氧化碳的研究进展

固体吸收剂因其吸收效果好、再生能耗低、设备腐蚀性小等优势,成为碳减排工业化进程重点研究方向。分别介绍钙基吸收剂、锂基吸收剂和碱金属吸收剂的优缺点、吸收特性、影响因素、改进方向和研究现状,为未来固体吸收剂捕集CO₂的研究方向提供思路。     

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%。     

烟气二氧化碳捕集胺类吸收剂研究进展

  [目的]  胺类化学吸收法是目前燃烧后捕集烟气CO₂最成熟的技术,但存在捕集能耗过高的问题,开发新型吸收剂替代传统MEA吸收剂是降低能耗的重要途径。  [方法]  根据近些年公开文献报道的胺类吸收剂组成,将其分成单一吸收剂、混合胺吸收剂、两相吸收剂和非水吸收剂四类,并对这四类吸收剂的技术特点、研究现状和存在问题进行了介绍。  [结果]  混合胺结合了不同单一胺类的优点,能较好满足高吸收速率,高吸收容量和低能耗的要求;而相变吸收剂和无水吸收剂为新一代吸收剂,潜力巨大,但仍需深入研究改进。  [结论]  相比而言,混合胺型吸收剂更为成熟,短期内进行工业化应用更具优势。     

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。     

碱性吸收剂半干法脱除燃煤机组SO3的应用研究

碱性吸收剂喷射法可有效脱除烟气中的SO₃,解决空气预热器堵塞问题。为研究碱性吸收剂脱除烟气SO₃工程应用中的影响因素,在某330 MW燃煤机组上开展碱性吸收剂半干法脱除SO₃中试试验,采用Na₂CO₃溶液作为碱性吸收剂,使用异丙醇吸收法捕集烟气SO₃并用离子色谱法分析。试验发现：反应物摩尔比的提高有利于SO₃脱除效率的提升,当反应物摩尔比超过4,脱除率的升高趋势逐渐减缓;喷枪投运数的增加有利于提高脱除效率;吸收剂浓度的降低有利于脱除效率提升;初始SO₃浓度与脱除效率呈正相关。实际应用中应综合考虑运行成本和脱除效果,合理设计SO₃脱除系统及投运方式。     

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。     

基于富液分流改进工艺的混合胺法燃煤电厂烟气碳捕集过程模拟研究

  [目的]  工艺流程优化是降低燃煤电厂烟气胺化学吸收法碳捕集过程能耗的重要方法。  [方法]  通过Aspen plus软件模拟研究了MEA吸收剂和混合胺MDEA/PZ吸收剂在三种不同富液分流改进工艺下的烟气二氧化碳捕集性能,分析了贫液负荷和分流比对二氧化碳再生过程热负荷和冷负荷的影响,同时通过浓度驱动力和温度驱动力分析揭示了解吸过程特性。  [结果]  研究结果表明,三种富液分流工艺均能有效降低二氧化碳再生热负荷和冷负荷,其中方案3效果最为显著,因为该方案可获得更为均衡更低的驱动力分布,有效减少了不可逆损失。  [结论]  相比常规MEA碳捕集系统,结合了MDEA/PZ吸收剂和富液分流改进工艺方案3的碳捕集系统再生热负荷和冷负荷可降低35.36%和71.42%,具有较好的应用前景。     

双搅拌反应釜NaClO2同时脱硫脱硝的宏观反应动力学研究

采用自行设计的小型双搅拌反应釜,以NaClO₂溶液为吸收剂,在保持气液传质界面面积不变的条件下开展了模拟烟气同时脱硫脱硝的反应动力学研究。研究了溶液pH、反应温度以及SO₂、NO和NaClO₂初始浓度对SO₂、NO和NO_x反应速率的影响,并得到NO和SO₂的反应级数和反应速率常数。结果表明：在一定范围内适当升高反应温度和降低溶液pH均有利于NO_x反应速率的提高;NO初始质量浓度对SO₂反应速率的影响不显著,但随着NO初始质量浓度的增大,NO和NO_x的反应速率提高;随着SO₂初始质量浓度的增加,SO₂的反应速率增大,而NO_x反应速率呈先增大后变化减缓的趋势;NO和SO₂的反应级数分别为0.699和0.843,反应速率常数分别为6.30 mg^0.301/(m^2.903     

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。     

焦炭氮释放和NOx生成与还原特性的实验研究

在沉降炉上开展低挥发分贫煤焦炭燃烧实验,研究了反应温度(1 100～1 300℃)、氧气体积分数(0～15%)和初始NO体积分数(0～500 mL/m³)对焦炭氮释放和NO_x生成与还原特性的影响。结果表明：在1 300℃无氧条件下,焦炭和NO发生异相还原反应,随着初始NO体积分数由0增加至500 mL/m³,NO_x还原率由0增加至93.4%。在焦炭燃烧条件下,焦炭氮释放并氧化生成NO_x,此时增加初始NO体积分数抑制焦炭氮向NO_x转化。随着反应温度升高、氧气体积分数降低或初始NO体积分数增加,焦炭氮向NO_x的表观转化率均有所降低。当反应温度为1 300℃、氧气体积分数为5%时,随着初始NO体积分数由0增加至500 mL/m³,焦炭对NO_x的还原作用逐渐增强,NO_x表观转化率由7.9%逐渐降低至-24.2%。     

凹凸棒石负载有机胺用于沼气提纯的优化制备研究

凹凸棒石原矿吸附剂对CO₂的吸附量较低,不利于其在沼气提纯中的实际应用。因此,如何有效提高凹凸棒石的CO₂捕集能力是未来的研究重点。通过对凹凸棒石原矿进行酸改性处理,考察酸浓度和酸化时间对凹凸棒石组成、结构和性能的影响,采用扫描电镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)和N₂吸附/脱附等手段进行表征。结果表明,在硫酸浓度为3 mol/L、酸化时间为72 h的条件下,所得到的凹凸棒石基无定型SiO₂(α-SiO₂)具有较高的比表面积和孔容并具有丰富的表面Si?OH基团,其负载聚乙烯亚胺的CO₂吸附量达到3.21 mmol/g。这是由于酸改性去除了凹凸棒石层间杂质以及金属阳离子氧化物,从而改善了凹凸棒石的结构和性能,使氨基活性位点得到均匀地分散,提高了对CO₂的捕集性能。     

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。     

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。     

低低温电除尘及高效电源协同烟气处理技术的应用

为研究低低温电除尘及高效电源协同烟气处理技术的应用效果,以一循环流化床锅炉为研究对象,通过试验方法,对协同烟气处理技术投运前后烟气中的粉尘颗粒特性及排放质量浓度进行了测量及对比,并对该技术投运后的经济性进行了分析。结果表明:协同烟气处理技术投运后,机组排放的粉尘质量浓度由49.5 mg/m³降低至10.7 mg/m³,可显著提高除尘器的除尘效率;可降低机组供电标煤耗2.835 g/(kW·h),年节煤量1473.5 t;可进一步减少CO₂,SO₂,NO_x及粉尘等污染物的排放;可节约用电160 kW·h/h,每年节约电量6.16×10⁵ kW·h。     

新型人工光合作用系统的能量和质量平衡研究

该文提出一种新型人工光合作用（AP）系统,通过PV/T装置将太阳能光热综合利用,转化为热能和电能,分别供给吸附式碳捕获和碳还原的反应过程。建立并耦合PV/T模型、吸附碳捕获与碳还原反应模型,随后基于CO₂还原反应所需的CO₂质量进行能量-质量匹配性分析。结果表明,金属有机骨架74（MOF-74）的CO₂捕获量比活性炭大了6倍,具有较大的CO₂捕获潜力,但当MOF-74吸附剂的质量高于50 kg时,CO₂捕获的热效率降低到20%以下。采用聚光度为10的1 m²的PV/T时,15 kg的MOF-74可在一天内捕获0.45 kg的纯CO₂,并制备0.152 kg甲烷。