CO_2减排技术研究进展

因燃烧化石燃料而排放的温室气体所导致的环境问题已经成为全球性问题。在这些温室气体中,CO2所占的比例最高。与此同时,CO2在化学工业中有很大的用途。因此,从烟气中分离CO2并将其资源化利用具有十分重要的意义。本文从燃料的前期处理、CO2的分离和捕集、后期封存及其资源化利用三个方面介绍了CO2减排及其资源化利用的途径和方法,并对各减排方法进行了分析和比较,总结了各方法的优劣性及其适用范围,对CO2减排技术的发展前景和面临的挑战进行了展望。     

温室气体CO2的分离回收及其资源化

分析温室气体CO2的主要来源,论述CO2分离固定技术的研究开发现状,介绍CO2的资源化现状及其发展前景,并简单介绍微生物固定的应用。     

温室气体提高采收率的资源化利用及地下埋存

全球气候变化是人类迄今面临的既重大又复杂的环境问题,由于温室气体大量排放而引起的全球气候变暖问题日趋严峻,正在严重地威胁着人类赖以生存的环境,国际社会必须采取积极有效措施。2006年中国国家科技部批准国家“九七三”项目——温室气体提高石油采收率的资源化利用及地下埋存研究。建立适合中国国情的CO2高效利用和埋存体系;实现CO2减排的社会效益和CO2高效利用的经济效益;发展适合中国国情的CO2埋存地下理论、多相多组分相态理论、多相多组分非线性渗流理论和CO2捕集与储运理论。通过上述基础研究,形成具有自主知识产权的CO2地质埋存和高效利用的综合技术,使中国CO2安全埋存—高效利用研究处于国际水平。必将为全球资源和环境的高水平、高效益开发和可持续发展提供理论及实践依据。     

挑战全球气候变化——二氧化碳捕集与封存

全球极端气候事件频发,全球气候变暖日益显著,已成为各国政府和公众关注的焦点问题.减少二氧化碳(CO2)等温室气体的排放,对于应对全球气候变化十分必要、非常迫切.在人类活动排放的CO2中,火电厂是最大的集中排放源.同样,火力发电行业也是我国CO2的主要排放源,将是未来减排CO2的主要对象.本文对可实现火力发电过程大规模减排的CO2捕集与封存技术进行了综述,包括主要的技术原理、工艺路线等内容,还涉及了其中的一些关键问题,如不同捕集技术的优缺点、封存技术的可靠性等.     

CO2-ECBM技术双重效益

CO2-ECBM技术是随着煤层气资源的大量开采和对温室效应的逐渐关注提出和发展起来的,应用CO2-ECBM技术不仅可以提高煤层甲烷的采收率,为人类提供更多的清洁能源,同时又可以埋藏大量CO2气体,减少温室效应。本文通过对CO2-ECBM技术在煤层气增产与CO2减排两个方面进行分析,证明CO2-ECBM技术不仅具有经济效益,又具有环境效益。     

四川省农业温室气体排放清单核算

随着气候问题日益严峻,温室气体（GHG）排放清单编制已经成为温室气体研究的一项重要的基础工作。本文根据《2006年IPCC温室气体排放清单指南》的基本方法,核算了四川省农林和其他土地利用部门温室气体排放清单,其主要统计CO2、N2O和CH4三种温室气体。     

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。     

煤的清洁高效利用是中国低碳经济的关键

煤现在是、将来仍是中国的主力能源,且煤用于发电的比例将越来越大。煤的直接燃烧已引起严重的生态和环境污染,并且其直接燃烧很难解决温室气体减排问题。解决煤炭的清洁高效利用问题是中国发展低碳经济的关键。以煤气化为核心的多联产能源系统是综合解决我国面临的能源挑战的重要方案,实施多联产能源战略刻不容缓,延误过渡到以煤气化为核心的多联产技术的时机,将会显著增加将来中国治理空气污染的成本、难以控制未来石油进口,以及大大增加减排温室气体的成本。中国CO2减排应从煤化工开始,积累经验,逐步过渡到"IGCC+多联产+CCUS"。     

CO2灭火技术的应用与评价

本文通过忻州窑矿利用CO2气体扑灭井下火灾的事例,详细论述了CO2灭火机理和CO2气体发生装置的工作原理.分析总结了CO2气体灭火的成功经验,提出了装置使用和CO2气体灭火实施过程中应注意的问题,为今后类似事故的处理提供有宜的技术支撑.     

温室效应及气体水合化控制方法

温室气体大量排放引起的全球气候变暖问题日趋严峻,由此导致的温室效应正在严重地威胁着人类赖以生存的环境.运用水合物技术处理CO2和CH4这两种主要的温室气体是国际水合物界广泛关注的焦点.介绍了CO2置换法开采天然气水合物的技术,结合天然气和煤炭工业中CH4的主要排放途径分析了CH4的减排和资源化技术,阐述了天然气水合物的生成、分解工艺及储存的稳定性.利用带有搅拌装置的水合物实验系统研究了不同浓度煤层气的水合化过程,结果表明:在适当条件下不同浓度的煤层气均易形成水合物.通过对实验结果及文献资料的分析表明:运用水合物技术处理温室气体在技术上是可行的.文章最后指出了水合物技术在处理温室气体方面应加强研究的内容.     

等离子体辅助下二氧化碳向一氧化碳的转化

为了实现二氧化碳向一氧化碳的转化,在等离子体辅助下利用这个装置进行了二氧化碳、煤和水蒸气的共处理研究．研究了磁场电流、二氧化碳流量和电弧的输入功率对气体产量的影响,同时,用可见发射光谱对电弧等离子体进行实时诊断．结果表明,H2和CO的产量随着电弧输入功率和二氧化碳流量的增大而增加,同时,H2,CO,CO2和O2的产量随着磁场电流的增大出现一个最大值．在气体产物中,H2和CO的体积百分含量介于83．0%～86．0％之间,而CO2的体积百分含量低于4．0％,与此同时,随着实验参数的变化,CO2的转化率介于78．9％～88．6％之间．对可见发射光谱的分析表明,H2或者CO的产量随着CH自由基或者CCO^＋离子峰强度的增大而增加．由此可见,H2和CO是通过CCO^＋离子和CH自由基这些中间体生成的．     

等离子体技术资源化转化CO2研究进展

以CO₂为代表的温室气体导致的气候效应日益凸显，全球碳减排迫在眉睫。等离子体技术转化CO₂具有独特优势，在实现CO₂资源化转化方面展现出良好前景。对近几年等离子体资源化CO₂的研究成果进行综述，重点介绍了等离子体转化CO₂的主要工艺参数和评价指标，归纳了工艺参数、活性物种、背景气体对CO₂转化的影响，重点分析了介质阻挡放电(DBD)等离子体协同催化转化CO₂的协同效应。最后，针对等离子体协同催化转化CO₂面临的问题与挑战，提出了今后的几个重点研究方向：1）进一步揭示等离子体转化CO₂的反应机制；2）系统探究等离子体和催化剂协同作用机制；3）实际工程应用中，应关注反应器的工程放大、使用安全风险以及经济效益等问题。     

铁矿烧结工艺中温室气体CO2的排放规律

采用KM9106综合烟气分析仪对烧结工艺过程温室气体Cox排放规律进行研究. 研究结果表明: 在烧结过程中, 温室气体Cox排放变化情况能够很好地反映烧结过程固体燃料焦粉的燃烧状况, 证明烧结过程焦粉的燃烧是以生成CO2的完全燃烧反应为主, 但仍有部分生成CO的未完全燃烧反应存在;烧结烟气中CO2浓度降为零时所对应的点与烧结废气温度为最大值有很好的对应关系, 能很好地用于确定烧结终点;焦粉配比对烧结过程固体燃料燃烧的影响能明确地从温室气体Cox的排放情况表现出来, 而且, 通过判断燃料燃烧状况, 可以推测出烧结矿产质量的优劣, 用于指导烧结生产.     

北京昆玉河夏季水-气界面CO2通量日变化研究

以昆玉河为例,采用LGR-动态通量箱法,对城市河流夏季水-气界面CO2释放通量进行24h连续监测．结果表明,观测点处水-气界面CO2释放通量具有明显的日变化特征．24h内CO2释放通量在-27．18～12．51mg·m1·h1,平均值-7．28mg·m-2·h-1,昼间平均值为-8．81mg·m-2·h-1,夜间平均值为-4．22mg·m-2·h．24h内水-气界面CO2通量,极大值出现在21：20为12．51mg·mq·h-1,极小值出现在6：20为-27．18mg·m1·h～．在夏季城市河流水-气界面CO2通量受到气温、风速、总磷（TP）、总氮（TN）、总碱度（TA）等因素影响,使城市河流成为大气CO2的碳“汇”之一．     

我国的能源消费和二氧化碳排出

为了寻求CO2排出削减和途径，作为探讨其排出机制的第一步，本文分部门地推算了我国从1980年到1996年的各种能源消费所引起的CO2排出量，结果表明，我国CO2排出的总量一直呈增加趋势。在分部门的CO2排出量中产业部门为最多，但增长率则是以能源转换部门为最快，在各类能源的CO2排出量中，煤炭起因的排出占绝大部分。     

CO2减排情景下中国能源发展若干问题

全球应对气候变化对中国社会经济发展带来越来越大的压力。按中国目前大力推进节能和优化能源结构的战略,到2020年能源消费和相应CO2排放仍会有较快增长,其后尽管增长速度放缓,但2050年前尚不能实现CO2排放的零增长。如果采取强力措施力图到2030年左右实现CO2排放零增长,并考虑改善国家能源安全,降低石油供应的对外依存度,除超常规发展低碳能源供应技术外,尚需大力发展与清洁煤发电相结合的碳埋存技术和煤基液态燃料,但这将降低能源系统的效率并导致能源总需求量的上升,同时也会大幅提高能源供应系统的成本。面对日益紧迫的全球减排温室气体形势,中国需要对外努力争取合理的碳排放空间,对内则应积极应对,大力推进能源领域的技术创新,尽快形成核能、风能、生物质发电和纤维素乙醇等低碳能源技术的大规模产业化的体系,为全球减缓温室气体排放做出积极贡献。     

碳捕获与封存技术专利分析

碳捕获与封存（CCS）是在不需要降低化石燃料使用量的情况下,减少温室气体排入大气的一种手段。为了达到这种效果,必须使用技术从排放气体中分离和捕获二氧化碳,并把二氧化碳转化为甲醇等资源或者把二氧化碳封存到地质沉积物中。随着温室气体排放与气候变暖问题的加剧,国际上对CCS技术的关注日益加强,这也反映在专利申请的发展趋势上。利用Thomson Data Analyzer分析工具和Aureka分析平台对Derwent Innovations Index（DII）专利文献进行分析,表明CCS专利主要涉及化学、工程、仪器、能源与燃料、高分子科学等学科领域。CCS技术经历了起步阶段、波动增长阶段和快速增长阶段。DII收录的CCS专利主要来自日本、美国、德国、中国、法国等。各国研究的重点有所不同,德国用催化剂从废气等中脱除氮氧化物的比例比其他国家高,法国通过液化或固化分离气体的比例较高,荷兰一般化合碳方面所占比例高。最近3Af-加拿大、中国、韩国申请专利的数量增长速度最快,表明这些国家近期在该技术领域创新比较活跃。对CCS技术的关注在今后一段时间内将持续上升,我国需继续支持该领域的研发创新工作。     

能源型城市减缓温室气体排放对策研究——以长治市为例

介绍了火电、水泥、钢铁等行业CO2排放现状,提出了长治地区工业企业CO2减排措施,旨在为减少温室气体排放提供理论基础。     

O2/CO2气氛下燃煤过程中NOx排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.