固体吸附剂用于燃煤烟气碳捕集的分析

控制和减缓化石燃料电厂的二氧化碳排放对于缓解大气中二氧化碳浓度的持续上升具有重要意义。作为一种燃烧后CO2捕集技术,固体二氧化碳吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在二氧化碳减排领域有着广泛的应用前景。主要综述了温度对固体吸附剂吸附二氧化碳的影响,对比分析了多种多孔材料吸附剂的特点,重点介绍了浸渍法制备的固态有机胺吸附剂,介绍了温度对固态胺吸附剂吸附性能的影响机理。在此基础上对比了不同的固态胺吸附剂在75℃下对CO2的吸附能力。分析发现,相对于其他类型的二氧化碳固体吸附剂,固态胺吸附剂是一种适用于从高温湿烟气中捕集二氧化碳的吸附剂。     

电力行业碳捕集现状和发展趋势

全面介绍了燃煤电厂3种CO2捕集技术,包括燃烧前捕集,燃烧后捕集以及富氧燃烧捕集技术。通过对各种CO2捕集技术的对比,提出各种捕集方法的适用范围和优、缺点。在此基础上调查了我国碳捕集技术的研究以及碳捕集示范工程项目的进展,分析了我国电力行业碳捕集技术现状和面临的问题并对电力行业碳捕集发展趋势进行了探讨。     

长沙市人为源大气污染物排放清单及特征研究

根据收集的长沙市人为源活动水平数据,建立了该地区2014年1 km×1 km人为源大气污染物排放清单.结果显示,2014年长沙市SO_2、NO_x、CO、PM_(10)、PM_(2.5)、BC、OC、VOCs和NH_3排放总量分别为53.5×10~3、78.3×10~3、284.6×10~3、102.3×10~3、42.1×10~3、4.0×10~3、7.2×10~3、64.2×10~3、27.1×10~3t.化石燃料固定燃烧源为最大的SO_2排放贡献源,道路移动源是主要的NO_x贡献源,CO排放主要来自化石燃料固定燃烧源和道路移动源,长沙市VOCs的最大贡献源是溶剂使用源,PM_(10)、PM_(2.5)最主要的排放源是扬尘源,BC最大的排放贡献源为化石燃料固定燃烧源,生物质燃烧源是最大的OC贡献源,NH_3排放主要来源于畜禽养殖和农业施肥.空间分布结果显示,长沙市NH_3的排放在宁乡县、望城区、长沙县、浏阳市分布较多,主要呈现片状分布.其他污染物排放高值区则主要分布在中心城区、工业区及道路分布区域.     

二氧化碳捕集技术的最新研究进展

较全面地剖析和解读了目前二氧化碳(CO2)捕集技术现状,通过燃烧后、燃烧前、氧燃烧等各种二氧化碳捕集技术的对比,提出各种捕集方法的适用范围和优、缺点,同时介绍了二氧化碳捕集技术的最新进展和发展方向。     

胺基碳捕集工艺过程中VOCs排放与迁移

胺基碳捕集工艺是燃烧后CO_2捕集的主要方法,是目前工业上降低CO_2排放的有效措施,但会导致其他污染物的排放,如胺溶剂蒸发、降解产物(硝胺、亚硝胺等)挥发性有机化合物(VOCs)的排放。在总结前人研究成果基础上探讨了胺基碳捕集工艺释放VOCs的排放过程,对VOCs扩散与迁移模型进行系统总结和分析,为CO_2捕集工程的安全设计和环境评价提供可借鉴的经验与思路。     

天津地区典型家用生物质颗粒采暖炉污染物排放分析

为调查研究天津市家用生物质颗粒采暖炉的污染物排放性状,同时为政府的政策制定提供技术依据,研究了天津地区生物质燃料成分和采暖炉不同运行负荷对污染物排放的影响.结果表明：稻杆和棉杆两种成型燃料在同一采暖炉的相同工况下燃烧时,稻杆灰分含量较棉杆高,造成较高的烟尘和CO排放,同时稻杆较棉杆S元素含量低,导致SO₂排放较低.棉杆成型燃料在同一容量的采暖炉上燃烧时,随着燃烧器负荷的增加,CO和SO₂的排放增加,NO_x的排放减少.两种生物质成型燃料在该采暖炉上燃烧排放的挥发性有机物的主要种类均依次为酮类、苯系物、醛类.本工作试验用家用生物质颗粒采暖炉运行过程中NO_x、CO、SO₂、烟尘的平均排放值分别为672.70,2297.94,124.00,109.35mg/m³,存在污染物排放超标的现象,可通过增添水浴除尘设施,合理调节不同燃烧负荷下的风机送风量,维持适宜过量空气系数,以降低污染物排放.同时还需制定合理的标准和政策加强对家用采暖炉和成型燃料质量的监管.     

天津市典型生物质固体燃料锅炉NO、CO排放研究

针对实际运行条件下,国内生物质固体燃料燃烧过程中NO、CO排放研究不足,排放现状不清晰等问题,在天津地区选择了6台具有代表性的生物质固体燃料锅炉,在测试中燃烧其常用燃料,采用烟气分析仪Testo350对锅炉展开了气态排放研究,重点研究了其中5台生物质固体成型燃料锅炉在不同燃烧负荷下,NO和CO的排放情况,以及另1台捆烧式锅炉在正常工况下的排放情况。测试结果表明:6台生物质锅炉的NO排放浓度均在180 mg/m~3以上,CO排放浓度均高于500 mg/m~3。其中,3台炉型的固体成型燃料锅炉随着燃烧负荷的增大,NO排放浓度降低CO浓度升高,燃烧负荷控制在75%~80%可相对减少气态污染物NO、CO的排放,其余2台炉型NO、CO排放浓度随燃烧负荷的增大变化趋势与前3台相反,且燃烧负荷控制在95%左右为优;捆烧式锅炉NO排放浓度最低为182.9 mg/m~3,但CO排放浓度却高达2 243.6 mg/m~3。研究结果可为用生物质固体燃料锅炉的实际运行提供参考,从而优化生物质固态燃料的燃烧和排放。     

兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs的臭氧及二次有机气溶胶生成潜势

随着我国工业的快速发展和城市化进程的加快,化石燃料的大量使用造成了严重的二氧化硫、颗粒物和挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)等大气污染.目前,对化石燃料燃烧排放挥发性有机物环境影响的研究较少,本文计算了兰州市化石燃料燃烧源排放VOCs及其相应的臭氧生成潜势(ozone formation potential,OFP)和二次有机气溶胶生成潜势(secondary organic aerosols formation potential,SOAFP),其中水泥制造业的OFP和SOAFP占比最大,分别为45. 3%、50. 9%;其次为砖瓦制造业,但其吨标煤燃烧排放VOCs的OFP和SOAFP值最高,折为吨标煤后天然气燃烧产生VOCs的O_3和SOA最小.兰州市主城区化石燃料燃烧源OFP和SOAFP主要为电力和热力的生产供应以及西固区工业企业排放VOCs的贡献,其它地区为水泥制造业、砖瓦制造业、钢铁冶炼业等高能耗的行业的贡献为主.芳香烃是化石燃料燃烧源排放VOCs中对OFP和SOAFP均贡献最大的一类物质,占比分别为40. 0%和67. 2%,并且在生成潜势贡献前10的物种中芳香烃为主要物种.与生物质燃烧源相比,化石燃料燃烧源具有较强的O_3和SOA生成能力(2. 58 t·t~(-1)和3. 16 kg·t~(-1)).     

四川省典型人为污染源VOCs排放清单及其对大气环境的影响

基于四川省环境统计调查数据和相关统计资料,利用排放因子法计算得到2011年四川省典型人为源VOCs的排放量及其地区分布情况,同时还估算了各污染源排放的VOCs的臭氧生成潜势与二次有机气溶胶生成潜势.四川省典型人为污染源VOCs排放总量为482 kt,其中生物质人为燃烧源、溶剂使用源、工业过程源、化石燃料分配源、固定化石燃料燃烧源排放量分别为174、153、121、21和13 kt;溶剂使用源中,建筑墙壁涂料使用、家具、木器装修以及人造板制造为主要排放行业;工业过程源中,19.4%的VOCs排放量来自于制酒行业.四川省各地区排放数据中,成都市排放量最高为112 kt.四川省臭氧生成潜势总量为1 930 kt.二次有机气溶胶生成潜势中,溶剂使用排放源贡献50.5%,生物质人为燃烧源与工业过程源的贡献均为23%左右,化石燃料分配和固定化石燃料燃烧源分别贡献1.0%和1.4%.     

烟气梯度浓度二氧化碳捕集技术运行经济效益分析

二氧化碳捕集技术按二氧化碳浓度划分为低浓度二氧化碳捕集技术、中浓度二氧化碳捕集技术和高浓度浓度二氧化碳捕集技术。对各浓度二氧化碳捕集技术进行归纳总结,同时对各捕集技术运行时的经济效益进行分析。结果显示:若仅从运行经济效益考虑,二乙醇胺(DEA)化学吸附分离低浓度CO2捕集技术运行成本最低,为123元/MW;其次是富氧燃烧高浓度CO2捕集技术,为227元/MW;整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)联合乙二醇二甲醚(NDH)中浓度CO2捕集技术运行成本最高,为259元/MW。     

钢铁行业生命周期碳排放核算及减排潜力评估

钢铁行业是中国碳密集度最高的工业行业之一,为分析钢铁行业生命周期碳排放及碳减排潜力,从生命周期角度构建碳排放核算模型,以2020年为例开展实证分析,通过优化废钢使用量、化石燃料燃烧量、电力碳足迹因子以及清洁运输比例4项变量,对钢铁行业生命周期碳减排潜力作预测评估,同时使用敏感性分析确定影响钢铁生命周期碳减排因素的关键程度.结果表明,2020年中国钢铁行业全生命周期二氧化碳(CO₂)排放总量约24.04亿t,其中原料获取和加工生产阶段是钢铁行业碳排放的关键环节,占钢铁行业生命周期CO₂排放总量的98%以上.从CO₂排放源类别分析,化石燃料节约和外购电力清洁化是钢铁行业降碳的重中之重.到2025年,通过推广低碳技术、优化电力结构、增加废钢炼钢量、提高清洁方式运输比例,分别可使钢铁行业实现20%、 6%、 5%和1%的碳减排潜力.化石燃料燃烧量对钢铁行业生命周期CO₂排放的影响最显著,电力碳足迹因子和废钢炼钢使用量次之.关于钢铁行业节能低碳技术,短期内以推广轧钢工序与高炉炼铁工序低碳技术为主,未来随着电炉...     

上海市化石燃料排放二氧化碳贡献量的研究

采用ORNL提出的化石燃料燃烧排放二氯化碳的计算方法研究了上海市1994～2005年二氯化碳的排放量。得出上海化石燃料排放的二氯化碳将由1994年的3299．7万t增加到2005年的4493．44万t。同时得出煤炭、石油、天然气排放的二氯化碳比重将分别由1994年的84．03％下降到2005年的72．04％，1994年的15．97％上升到2005年的18．35％、2000年的0.38％上升到2005年的4.1％。     

Can the envisaged reductions of fossil fuel CO<Subscript>2</Subscript> emissions be detected by atmospheric observations?

The lower troposphere is an excellent receptacle, which integrates anthropogenic greenhouse gases emissions over large areas. Therefore, atmospheric concentration observations over populated regions would provide the ultimate proof if sustained emissions changes have occurred. The most important anthropogenic greenhouse gas, carbon dioxide (CO(2)), also shows large natural concentration variations, which need to be disentangled from anthropogenic signals to assess changes in associated emissions. This is in principle possible for the fossil fuel CO(2) component (FFCO(2)) by high-precision radiocarbon ((14)C) analyses because FFCO(2) is free of radiocarbon. Long-term observations of (14)CO(2) conducted at two sites in south-western Germany do not yet reveal any significant trends in the regional fossil fuel CO(2) component. We rather observe strong inter-annual variations, which are largely imprinted by changes of atmospheric transport as supported by dedicated transport model simulations of fossil fuel CO(2). In this paper, we show that, depending on the remoteness of the site, changes of about 7-26% in fossil fuel emissions in respective catchment areas could be detected with confidence by high-precision atmospheric (14)CO(2) measurements when comparing 5-year averages if these inter-annual variations were taken into account. This perspective constitutes the urgently needed tool for validation of fossil fuel CO(2) emissions changes in the framework of the Kyoto protocol and successive climate initiatives.     

生物质固体成型燃料燃烧的NO和CO排放研究

针对国内固体生物质成型燃料燃烧过程中排放NO、CO分析不清晰,影响因素研究不足等问题,在生物质燃烧试验平台上,采用Testo350烟气分析仪,对木质、棉杆和玉米秸秆3种固体生物质成型燃料分别展开了燃烧的气态排放物研究,重点研究了3种生物质成型燃料在不同燃烧器负荷和进气量下的NO和CO的排放情况。试验结果表明:3种燃料的NO排放量均在0.05%以下,CO也不高于1%。3种燃料的气态排放物总体趋势为随着燃烧器负荷的增大,NO和CO的排放量增多,随着进气量的增加,气态排放物的含量减少。该研究可以为指导燃用生物质成型燃料锅炉的实际运行,以优化生物质成型燃料的燃烧和排放提供参考。     

Amine reclaiming technologies in post-combustion carbon dioxide capture

Amine scrubbing is the most developed technology for carbon dioxide(CO2) capture.Degradation of amine solvents due to the presence of high levels of oxygen and other impurities in flue gas causes increasing costs and deterioration in long term performance,and therefore purification of the solvents is needed to overcome these problems. This review presents the reclaiming of amine solvents used for post combustion CO2capture(PCC). Thermal reclaiming, ion exchange, and electrodialysis, although principally developed for sour gas sweetening, have also been tested for CO2 capture from flue gas.The three technologies all have their strengths and weaknesses, and further development is needed to reduce energy usage and costs. An expected future trend for amine reclamation is to focus on process integration of the current reclaiming technologies into the PCC process in order to drive down costs.     

Negative emissions of carbon dioxide through chemical-looping combustion (CLC) and gasification (CLG) using oxygen carriers based on manganese and iron

Carbon capture and storage (CCS) is an economically attractive strategy for avoiding carbon dioxide (CO₂) emissions from, e.g., power plants to the atmosphere. The combination of CCS and biomass combustion would result in a reduction of atmospheric CO₂, or net negative emissions, as plant growth is a form of sequestration of atmospheric carbon. Carbon capture can be achieved in a variety of ways, one of which is chemical looping. Chemical-looping combustion (CLC) and chemical looping gasification (CLG) are two promising technologies for conversion of biomass to heat and power or syngas/methane with carbon capture. There have been significant advances made with respect to CLC in the last two decades for all types of fuel, with much less research on the gasification technology. CLG offers some interesting opportunities for production of biofuels together with carbon capture and may have several advantages with respect to the bench mark indirect gasification process or dual-bed fluidized bed (DFBG) in this respect. In CLG, an oxygen carrier is used as a bed material instead of sand, which is common in indirect gasification, and this could have several advantages: (i) all generated CO₂ is present together with the syngas or methane in the fuel reactor outlet stream, thus in a concentrated stream, viable for separation and capture; (ii) the air reactor (or combustion chamber) should largely be free from trace impurities, thus preventing corrosion and fouling in this reactor; and (iii) the highly oxidizing conditions in the fuel reactor together with solid oxide surfaces should be advantageous with respect to limiting formation of tar species. In this study, two manganese ores and an iron-based waste material, LD slag, were investigated with respect to performance in these chemical-looping technologies. The materials were also impregnated with alkali (K) in order to gauge possible catalytic effects and also to establish a better understanding of the general behavior of oxygen carriers with alkali, an important component in biomass and biomass waste streams and often a precursor for high-temperature corrosion. The viability of the oxygen carriers was investigated using a synthetic biogas in a batch fluidized bed reactor. The conversion of CO, H₂, CH₄, and C₂H₄ was investigated in the temperature interval 800–950 °C. The reactivity, or oxygen transfer rate, was highest for the manganese ores, followed by the LD slag. The conversion of C₂H₄ was generally high but could largely be attributed to thermal decomposition. The K-impregnated samples showed enhanced reactivity during combustion conditions, and the Mangagran-K sample was able to achieve full conversion of benzene. The interaction of the solid material with alkali showed widely different behavior. The two manganese ores retained almost all alkali after redox testing, albeit exhibiting different migration patterns inside the particles. LD slag lost most alkali to the gas phase during testing, although some remained, possibly explaining a small difference in reactivity. In summary, the CLC and CLG processes could clearly be interesting for production of heat, power, or biofuel with negative CO₂ emissions. Manganese ores are most promising from this study, as they could absorb alkali, giving a better conversion and perhaps also inhibiting or limiting corrosion mechanisms in a combustor or gasifier.

     

中国平板玻璃生产碳排放研究

平板玻璃行业是典型的高能耗、高排放行业,目前关于中国平板玻璃行业的碳排放问题还没有得到深入的研究.因此,本文调查了中国300余条主要的平板玻璃生产线,并在此基础上从范围1(工艺过程和化石燃料燃烧引起的直接排放)和范围2(净购入电力和热力在生产阶段引起的间接排放)评估了中国平板玻璃行业从2005年到2014年的CO_2排放情况.结果发现,中国平板玻璃行业CO_2排放量逐年增加,由2005年的2626.9×10~4t逐步上升到2015年的4620.5×10~4t.研究表明:能源消耗是平板玻璃行业碳排放的最主要来源,占比在80%左右,节能降耗是促进平板玻璃行业CO_2减排的主要途径;平板玻璃生产原料中碳酸盐的热分解是CO_2的主要来源之一,占总排放量的20%左右,控制平板玻璃配合料的气体率,在减少平板玻璃生产过程中的CO_2排放有很大潜力;推荐平板玻璃新建项目使用天然气并配备大型熔窑(日熔化量650 t以上)的浮法玻璃生产线,以减少CO_2排放.     

一维全球碳循环模式研究

开发了一个陆地生物圈、海洋水圈和大气圈三圈耦合的全球碳循环模式,包括土地利用变化和化石燃料两大人为源的影响,并考虑稳定同位素分馏效应.调试结果表明,该模式能够再现工业革命以来大气CO₂的变化历史,能正确反映海洋内部的碳循环过程和全球碳循环中的同位素分馏效应,结果较为理想.进一步分析发现,传统模式可能低估了海洋的碳吸收能力,高估了CO₂施肥作用对碳循环的影响.      

高压共轨主喷射时刻对柴油/甲醇双燃料发动机燃烧和排放的影响

在一台四冲程六缸增压中冷的高压共轨柴油机上采用进气总管喷射无水甲醇的方式进行柴油/甲醇组合燃烧实验(DMCC).通过改变共轨柴油喷射的主喷射时刻以及甲醇的喷射量,对柴油机燃烧和尾气排放进行研究.试验发现,纯柴油模式下,压缩冲程缸压随着喷油提前角的减小而增大,推迟喷油,后燃期延长,排气压力增大.甲醇替代率为30%时,随着喷油提前角的增大,峰值缸压和峰值放热率均增大.在柴油/甲醇双燃料燃烧模式下主喷射时刻对减少柴油机氮氧化合物(NO_x)排放具有较好的作用,同一替代率情况下NO_x排放随着主喷射时刻的推后而减少;主喷射时刻对碳烟(Soot)排放的影响则比较复杂,纯柴油模式下碳烟的排放随着主喷射时刻的提前逐步减少,而柴油甲醇二元燃料燃烧(DMDF)模式下碳烟的排放则随着主喷射时刻的提前呈现出先上升后下降的趋势;DMDF模式下主喷射时刻提前CO、HC排放均降低,且替代率越大下降趋势越明显.