探讨适合中国的CO2捕集技术

 论述了当前中国捕集CO₂的必要性,探讨了适合中国的CO₂捕集技术。CO₂捕集技术主要分为燃烧前捕集、氧化燃料燃烧捕集、燃烧后捕集3类。由于中国短期内没有能力建设大规模的包含CO2捕集及储存系统的电厂,重点探讨现有电厂的改进问题。很多国家开展了基于燃煤电厂CO₂捕集技术研究,并达到了中试实验水平。中国对于CO₂捕集技术的研究始于20世纪80年代,研究重点主要偏向于燃烧前及燃烧后,忽略了氧化燃料燃烧问题。从国外对氧化燃料燃烧和燃烧后CO₂捕集技术的对比研究看,将一个普通的煤燃烧电厂更新改进成燃烧后捕集电厂所需资本大于改进成氧化燃料燃烧系统需要的资本,而且更新后的氧化燃料燃烧系统运行与维修成本约为燃烧后捕集电厂的一半。氧化燃料燃烧CO₂捕集技术投资和运营成本低,且CO₂捕集率高,是适合中国现阶段国情的CO₂捕集技术。     

电厂中CO_2捕集技术的成本及效率

电厂中CO2捕集过程中成本过高和额外能耗问题是CO2捕集与封存(CCS)技术迄今没有大规模应用的重要障碍之一。针对电力部门,重点总结并比较各种CO2捕集技术成本,分析影响成本的重要因素,量化捕集过程中的效率损失、能源需求以及相关资源消耗。结合中国未来发展趋势,分析实行CO2捕集技术对中国能源和经济的影响。结果表明,超超临界煤粉电厂和IGCC电厂是未来CO2捕集技术发展的首选电厂类型。中国应积极进行CO2捕集技术的研发,使得成本和效率损失大幅度下降,使带有捕集的电厂成为中国温室气体减排方面重要的技术储备。     

基于GAMS的CCS源汇匹配管网优化模型

碳捕集与封存(CCS)技术的推广对减缓全球气候变暖具有重要意义。CCS技术成熟后,CO2排放源和封存汇间的匹配及运输管网设计将成为大规模实施CCS项目的关键问题。为了对中国大陆CO2运输管网进行规划,并估算实施CCS项目的全流程总成本,该文在原ChinaCCS决策支持系统(ChinaCCS DSS)基础上开发出基于GAMS的源汇匹配管网优化模型。该模型可以确定CO2捕集与封存位置及相应量值、运输管道拓扑结构及各管径。通过对京津冀地区做案例分析,发现该地区CO2捕集量在0～180Mt/a变化时,源汇匹配单位总成本约为181～260RMB/t;较之原匹配模型,减少约20RMB/t,更具经济性。     

MEA、NaOH与氨水喷雾捕集CO_2性能

为验证喷雾捕集CO2技术的可行性,并比较一乙醇胺(monoethanolamine,MEA)溶液、NaOH溶液和氨水喷雾捕集CO2的性能,该文用微细雾化喷头将吸收剂雾化,在喷雾塔中与模拟烟气逆向接触。30～40μm的雾滴直径使气液接触面积迅速增加的同时,雾滴的旋转运动又增强了气液两相界面的湍动程度。研究了三种溶剂的浓度和流量、气体总流量、温度以及CO2初始进口浓度对CO2脱除率的影响。实验结果表明:喷雾捕集CO2技术是可行的,在较低的浓度下可实现很高的CO2脱除率;在可比条件下,氨水喷雾捕集CO2的性能最好,NaOH溶液次之,MEA溶液最差。     

国际流化床富氧燃烧会议

<正>由东南大学主办的国际流化床富氧燃烧会议于2014年11月5~7日在东南大学举行。煤炭作为一种常规能源,一直以来在我国的能源消费结构中占据主导地位。迫于巨大的环境保护压力,燃煤电厂CO2排放问题亟待解决。其中,碳捕集和封存技术之中的富氧燃烧技术由于其在操作性和成本上的相对优势已成为研究者们关注的重点。本次会议由东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室主办,会议主题包括流化床富氧燃烧     

基于“双碳”背景的CCUS技术研究与应用

对碳捕集、碳利用和碳封存技术进行综述．根据捕集阶段不同,CO₂捕集可分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集．根据分离材料不同,燃烧后捕集方法分为吸收法、吸附法和膜分离法．不同的捕集方法存在的不同的缺陷．介绍了CO₂利用技术中矿化、物理利用、催化、共聚、生物固定等技术,若方式、机理不同,则得到的产物也不尽相同．着重介绍了催化利用,包括电催化、热催化、光催化等,其中影响催化利用的最要因素是催化剂．CO₂封存相较于利用是比较成熟的,但存在泄露与成本限制的缺点,现阶段无法大规模利用．选择新型吸收剂和吸附剂,提升CO₂利用技术,推进CCUS体系,是我国CCUS技术的未来发展趋势,也是我国进一步实现“双碳”目标的重要途径．     

基于学习曲线的CO2捕集和可再生能源发电成本

为研究CO2捕集与封存技术(CCS,carbon captureand storage)和风电、太阳能发电技术未来成本变化,该文利用年限平均法计算了不同技术的发电成本及构成;在对不同发电技术未来装机容量合理假设的基础上,利用学习曲线模型分析了中国光伏和风电技术的学习率,并分析了其未来发电成本的变化以及达到商业化所需要的社会投入成本;在分析CCS电站时,利用自下而上的方法,将捕集电站分解为不同的子系统,考察了其未来的发展。研究结果表明:风电技术为近期首选的减排技术,而光伏发电技术在长期具备竞争力;如果EOR(enhanced oil recovery)技术能够大规模推广,CCS技术也将具备充分的竞争力。     

北京科普实用技术研究所最新技术奉献

高能蜂窝煤生产技术该蜂窝煤根据化学介质和燃煤特性的催化氧化原理制成.一吨煤加—吨土及少量增效剂可生产两吨蜂窝煤,其生产设备、使用方法、使用炉具、燃烧效果等均与传统优质蜂窝煤一样,而主要性能指标优于传统蜂窝煤.其上火约10min,火苗高达10cm～15cm,持续燃烧2h,温度比传统蜂窝煤高300℃,封火时间达16h以上,并可根据需要调整燃烧时间及火力大小,且燃烧充分,无污染,消除了原蜂窝煤燃烧产生的有害气体.其生产工艺难度小,原材料来源广,煤可采用优、劣质煤、煤矸石等,生产所需原料各地易购.增效剂成本约4500元/t,每吨煤加入约10元的增效剂即可.生活用煤加工企业生产该产品无须增加设备投资,每吨蜂窝煤增利百元以上,工业用煤成本可降低40%.技术转让费4800元,欢迎自带煤来京试烧论证,函索可行性分析邮资40元.     

油田注汽锅炉氧燃料燃烧多联产捕集CO2的工艺分析

提出将氧燃料燃烧方式用于油田注汽锅炉捕集CO2,并将产品资源化利用的多联产工艺实现有效驱油的同时封存CO2,减少污染物排放。以额定蒸汽量15 t/h的油田注汽锅炉为研究对象,分析采用氧燃料燃烧多联产工艺捕集CO2的可行性。结果表明:该工艺采用深冷空分制氧产生的N2可以在油田大量应用,O2和富含CO2的循环烟气作为燃烧的氧化剂,液氮、液氧和液氩作为副产品售出,锅炉尾部烟气中CO2得到富集,通过较小代价的压缩冷凝即可得到99%的液态CO2,同时可以进行SO2和NOx的回收利用。另外,该工艺具有很好的环境效益和经济效益。     

超临界CO_2与甲醇直接合成碳酸二甲酯

以碳酸钾和碘甲烷为催化剂 ,在 CO2 的临界点附近研究了由 CO2 与甲醇直接合成碳酸二甲酯 ( DMC)的新工艺 ,考察了反应温度及反应压力对合成 DMC的影响 ;根据超临界 CO2 所具有的性质 ,讨论了该反应的机理。     

含氧清洁燃料DMC在柴油机上的应用研究

阐明了含氧清洁燃料DMC的生产及理化性质,探讨了柴油机掺烧一定比例DMC的排放特性.实验结果表明,DMC对发动机燃烧过程影响的程度虽与其在柴油中掺混的比例有关,但与纯柴油相比,在试验范围内,不同DMC的掺烧量均可显著降低柴油机的NOx,CO和HC和碳烟的排放量.DMC以其良好的燃烧和排放性能,使之具有较高的推广应用价值.     

标准态下碳酸二甲酯合成体系热力学分析

 用Benson基团贡献法计算了碳酸二甲酯(DMC)的热力学数据标准摩尔生成焓Δ_fH_m^θ、标准摩尔生成吉布斯自由能Δ_fH_m^θ和等压摩尔热容C_p,m;在标准态下,300~1 000 K温度范围内对比了甲醇或二甲醚(DME)氧化羰化合成DMC,甲醇或DME与CO₂直接合成DMC,由合成气合成DMC,DME,甲醛或甲醇这些反应的焓变Δ_fH_m^θ、吉布斯自由能变Δ_fH_m^θ和平衡常数lnK^θ.计算结果表明:在讨论的条件范围内,由DME氧化羰化合成DMC是热力学上可自发进行的反应,但DME和CO₂反应合成DMC与甲醇和CO₂反应合成DMC,均不能自发进行(需要通过耦合等方式来改变反应途径或重构反应体系,该反应才有可能进行).此计算将为合成DMC的反应路线设计以及新催化剂体系的探索提供热力学依据.     

城市生活垃圾焚烧飞灰对CO_2的固定

为无害化处理焚烧飞灰,并实现CO2减排,利用中国城市生活垃圾焚烧飞灰作为吸附剂,固定CO2,并稳定垃圾中重金属。考察水分添加量、CO2分压等因素并进行热重-差热实验、X射线衍射及连续浸取实验。结果表明:干燥飞灰可吸收其自身质量3%的CO2;水分添加量大于10%时,纯CO2吸收效果较好;CO2的吸收及其碳酸化过程使飞灰中C a(OH)2转化为C aCO3,同时飞灰中可交换态Pb质量的40%左右转化为碳酸盐结合态而得以稳定。     

应用活性炭在燃烧后捕获二氧化碳的研究

从燃烧后大型固定二氧化碳点源捕获分离二氧化碳,如燃烧化石燃料的发电厂,水泥和钢铁厂,能减少操作成本并提高效率。利用活性炭分离吸附二氧化碳操作简单和成本低廉。而且,许多副产品及废物都可以作为活性炭的来源。因此,活性炭分离吸附二氧化碳的技术有远大前途。     

弱含氧燃料组分在柴油机上的燃烧过程与排放特性

通过在体积分数为90％的柴油中分别掺混10％生物柴油、10％DMC,连同柴油组成B10、D10和柴油3种燃料．考察了低比例含氧燃料对柴油机燃烧过程、经济性和排放性的影响．试验结果表明：标定工况下,2种舍氧燃料对柴油机缸内最大爆发压力和压升率峰值影响不大,而DMC的加入使DIO的放热峰值明显升高;和柴油相比,BIO的滞燃期缩短约1℃A．而D10的滞燃期较原机状态延长约2℃A。可见DMC造成的着火延迟效应要比同比例生物柴油造成的着火提前效应更为明显：B10的燃油消耗率与柴油基本相当。而DIO的燃油消耗率明显上升;发动机燃用B10时。除NOz在全负荷时升高7．9％外,CO、HC和烟度排放相对有所降低,而混合燃料中DMC的引入虽不利于HC和CO的氧化．但可消除柴油机燃用石化柴油时NOx和烟度排放此消彼长的关系,D10的NOx和烟度排放平均要比柴油分别降低约13．1％和17．7％．综合来看．在柴油中添加低比例生物柴油或DMC可在几乎不影响柴油机性能的基础上部分实现对柴油的完美替代．     

燃煤电站胺法碳捕集吸收塔的腐蚀特性

腐蚀一直困扰着脱碳装置的正常操作和经济运行。为了解胺法CO2捕集系统的腐蚀特性并改善腐蚀问题,该文采用新型混合有机胺CO2吸收剂,在捕集CO2中试实验台上进行了连续运行实验,采用扫描电镜和X射线衍射仪对吸收塔典型位置的碳钢腐蚀片进行了形貌特征、腐蚀产物成分以及元素含量分析。结果表明:4处典型位置的腐蚀程度由高到低依次为模拟烟气入口、吸收剂出口、模拟烟气出口、吸收剂入口;模拟烟气入口的腐蚀产物为FeO(OH),可能是由Fe(OH)2转化而来,其余3处没有检测到典型的CO2腐蚀产物;气态CO2对吸收塔的腐蚀作用最大。     

一步法合成碳酸二甲酯产物含量的气相色谱分析

以GDX-102不锈钢填充柱,热导检测器,采用内标法对由CO2、CH3OH及环氧丙烷（PO）合成碳酸二甲酯（DMC）的主要物质进行了气相色谱的定量分析。探索了分析的最佳条件,同时以苯和正戊醇为内标物对这些物质的相对校正因子进行了计算,由回收率对校正因子进行了验证,结果表明,本方法对CH3OH、PO、DMC的分离效果较好,校正因子较为准确,具有潜在的应用价值。     

天然气联合循环电厂CO2捕获整体性能及成本敏感性分析

为研究天然气联合循环(NGCC)电厂引入燃烧后CO_2捕获系统后电厂整体性能及成本,利用整合环境控制模型(IECM)模拟了一乙醇胺(MEA)吸收剂的燃烧后CO_2捕获NGCC(NGCC+CC)电厂运行情景,其中以无CO_2捕获的NGCC电厂作为参考,同时和等发电量的燃烧后CO_2捕获燃煤电厂(PC+CC)进行对比.为研究NGCC+CC电厂的电力均化成本(LCOE)、CO_2捕获成本及吸收剂再生能耗等关键指标,对各指标的主要影响因子进行了敏感性分析,以优化CO_2捕获系统的运行参数.研究结果表明:MEA吸收剂的燃烧后CO_2捕获系统会降低NGCC电厂的整体效率,效率损失为6.92%,从而导致LCOE升高,从896元/MWh增长至1 020元/MWh,而PC+CC电厂的效率损失为4%.NGCC电厂容量因子和天然气价格是LCOE的主要敏感因素,尤其是天然气价格.NGCC+CC电厂的CO_2捕获成本主要受电厂容量因子、天然气价格及CO_2去除率等影响.吸收剂再生能耗则与吸收剂浓度、蒸汽热含量、贫液负荷、气液比及热电效率等相关.