燃煤电厂CO_2燃烧后捕获技术研究进展

CO2捕获和封存技术是一种能够在短期内稳定或者降低大气中温室气体浓度的技术方案。文章概述了溶剂吸收、固体吸附、低温蒸馏、膜气体分离、膜溶剂气体吸收法等方法捕获和分离电厂烟道气二氧化碳的最新进展,并对各种方法面临的机遇和挑战进行了讨论。     

水合物法海水淡化脱盐效率研究

采用水合物生成装置分别加入二氧化碳和甲烷气体通过水合物法进行2组海水淡化实验。每组实验分别提取3次不同反应时间的水合物晶体,检测水合物中Na+、Mg2+、K+、Ca2+、B3+的离子浓度。结果表明:CH4水合物形成过程中,盐离子的脱盐效率与离子半径和所带电荷量呈线性相关性。CO2水合物生成实验中,由于Ca2+与CO2-3反应生成Ca CO3颗粒,故Ca2+离子浓度变化与离子半径和电荷量呈非线性关系。同时提出更全面的水合物法海水淡化中盐离子的排斥机制。较于反渗透传统方法,水合物法具有脱硼效果好的优势。     

流体包裹体中笼形水合物引起的气体不均匀分配的理论和应用问题

在低温显微测温分析过程中,笼形水合物可能会形成于含水的、富气体的流体包裹体中。气体在笼形水合物和残留流体之间的不均匀分配,是温度、压力和总成分的函数。尤其是在含多成分气体的包裹体中,各种气体在笼形水合物中的选择性分配会强烈影响显微测温资料的解释。气体在残留流体中亏损(被笼形水合物吸收)的绝对程度,依赖于气体成分以及水和富气体流体的相对比例。笼形水合物体系中的平衡相关系可以模式化,以便作笼形水合物存在的校正。CO_2-CH_4-H_2O的定量模拟以及CO_2-N_2-H_2O、N_2-CH_4-H_2O和H_2S-CH_4-H_2O的研究,指示了气体不均匀分配的方向和程度以及笼形物的温度-压力-成分的稳定性。例如,在地质上合理的压力范围内,H_2S和CH_4在笼形水合物中的分配远比N_2强而在CO_2和CH_4之间,及在CO_2和N_2之间的分配方向则是温度、压力和成分的相对含量的函数。 单气体系和双气体体系之间的实验数据的对比以及John等(1985)的模式表明,该模式能正确地预测笼形化合物稳定性,因而对流体包裹体的研究很有用。     

化石燃料电厂CO2俘获方案研究

论述了CO2俘获的重要性和紧迫性,介绍了4种适用于化石燃料电厂的CO2俘获方案：煤粉燃烧中的CO2分离和俘获处理、气化CO2分离和俘获处理、氧燃烧CO2分离和俘获处理和化学环燃烧处理。     

燃煤电厂氨法脱硫对二氧化硫与二氧化碳协同减排效应的初探

目前,由温室气体导致的气候变化影响正在被全世界所关注,而燃煤电厂又是CO_2排放大户,燃煤电厂正面临着污染物减排和温室气体减排的双重压力。通过对氨法脱硫的特点分析其对SO_2与CO_2协同减排效应,为燃煤电厂在污染物减排和温室气体减排协同减排方面提供参考。     

分子筛在气体分离与净化中的应用

主要展示了多种分子筛在对空气中的主要成分O2、N2、CO2、H2O等气体进行分离时表现出的不同性能,以及对有害气体NOx和SO2消除作用;展望了分子筛作为空气分离吸附剂的进一步发展,以及作为消除有害气体的催化剂的研究重点。     

氨水洗涤脱除CO2温室气体的机理研究

利用氨水洗涤电厂模拟烟气中的CO2温室气体，在合适的操作条件下，可以实现很高的CO2脱除率(达到95％以上)；当入口CO2体积分数分别为10％、12％、140k，氨水吸收CO2的脱除率超过90％时，进口CO2体积分数对氨水吸收CO2脱除率的影响不大；随着氨水浓度的增加，氨水吸收CO2的吸收速率和达到平衡状态时CO2的脱除率都要增大；氨水洗涤CO2温室气体的动力学研究表明：在实验所涉及的温度区间内，其化学反应符合Arrhenius规律。     

动力工业废物处理与综合利用

X773.01 200402385 氨水洗涤脱除CO2温室气体的机理研究/刁永发…(清华大学热能工程系,煤的清洁燃烧国家重点实验室)∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2003,23(6).-753-757 环图X-9 利用氨水洗涤电厂模拟烟气中的CO2温室气体,在合适的操作条件下,可以实现很高的CO2脱除率(达到95%以上);当入口CO2体积分数分别为10%、12%、14%,氨水吸收CO2的脱除率超过90%时,进口CO2体积分数对氨水吸收CO2脱除率的影响不大;随着氨水浓度的增加,氨水吸收CO2 的吸收速率和达到平衡状态时CO2的脱除率都要增大;氨水洗涤CO2温室气体的动力学研究表明: 在实验所涉及的温度区间内,其化学反应符合Ar- rhenius规律。图7表1参6     

介质阻挡放电等离子体分解CO_2

温室效应导致全球变暖已成为全球性的环境问题之一.采用放电等离子体法转化CO2,不仅可消纳温室气体,缓解全球变暖的巨大影响,还可制备化工原料CO和O2.充分利用了C1(含1个碳原子的化合物分子)资源,对高频同轴式介质阻挡放电等离子体分解纯CO2进行了研究.结果发现:在采用不锈钢光滑内电极,放电间隙为2.0mm,注入功率为180W,气体流量为170mL/min的条件下,CO2转化率可达18.2%,CO和O2产率分别为10.1%和4.7%;增大注入功率,减小气体流量、选择合适的放电间隙和内电极形式,均有利于提高CO2转化率,获得更多的CO和O2.     

喷氨法吸收燃煤电厂CO2的可行性分析

随着中国近年来经济加速发展,电力能源消耗日益增加,目前就中国电力能源生产结构而言,用电量增加就意味着燃煤消耗量的大幅度增加,同时将产生大量温室气体。其中,CO2的排放对气候的负面影响十分巨大,成为燃煤电厂发展的瓶颈问题之一。本文从喷氨法生产NH4HCO3肥料的传统工艺出发,说明了将这种技术手段改造并用于燃煤电厂减排并回收利用CO2的可行性和有效性,并介绍了相应的化学原理和生产流程。     

膜吸收法脱除电厂模拟烟气中的CO2

以氨基乙酸钾、一乙醇胺和甲基二乙醇胺水溶液为吸收液,研究了聚丙烯膜接触器分离模拟烟气中CO₂的技术.分析了气液流速、吸收剂浓度、烟气CO₂浓度和吸收液CO₂负荷等对传质速率和脱除率的影响.结果表明:1mol·L^-1MEA在流速0.1m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,CO₂传质速率高达7.1mol·(m²·s)^-1;1mol·L^-1氨基乙酸钾在流速0.05m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,脱除率为93.2%;4mol·L^-1氨基乙酸钾在同样条件下脱除率达98%;而且在试验的较广烟气CO₂浓度范围内,氨基乙酸钾CO₂脱除率保持在90%以上.试验证明膜吸收法既适合目前最为普遍的PF和NGCC烟道气脱除CO₂,也是一种应用广泛、有良好发展前景的CO₂分离法.     

降低CO2排放的新方法

宾西法尼亚州立大学的研究者提出了一种新方案，可以将发电厂烟道气中的二氧化碳有效转化和利用。     

The oxycoal process with cryogenic oxygen supply

Due to its large reserves, coal is expected to continue to play an important role in the future. However, specific and absolute CO₂ emissions are among the highest when burning coal for power generation. Therefore, the capture of CO₂ from power plants may contribute significantly in reducing global CO₂ emissions. This review deals with the oxyfuel process, where pure oxygen is used for burning coal, resulting in a flue gas with high CO₂ concentrations. After further conditioning, the highly concentrated CO₂ is compressed and transported in the liquid state to, for example, geological storages. The enormous oxygen demand is generated in an air-separation unit by a cryogenic process, which is the only available state-of-the-art technology. The generation of oxygen and the purification and liquefaction of the CO₂-enriched flue gas consumes significant auxiliary power. Therefore, the overall net efficiency is expected to be lowered by 8 to 12 percentage points, corresponding to a 21 to 36% increase in fuel consumption. Oxygen combustion is associated with higher temperatures compared with conventional air combustion. Both the fuel properties as well as limitations of steam and metal temperatures of the various heat exchanger sections of the steam generator require a moderation of the temperatures during combustion and in the subsequent heat-transfer sections. This is done by means of flue gas recirculation. The interdependencies among fuel properties, the amount and the temperature of the recycled flue gas, and the resulting oxygen concentration in the combustion atmosphere are investigated. Expected effects of the modified flue gas composition in comparison with the air-fired case are studied theoretically and experimentally. The different atmosphere resulting from oxygen-fired combustion gives rise to various questions related to firing, in particular, with regard to the combustion mechanism, pollutant reduction, the risk of corrosion, and the properties of the fly ash or the deposits that form. In particular, detailed nitrogen and sulphur chemistry was investigated by combustion tests in a laboratory-scale facility. Oxidant staging, in order to reduce NO formation, turned out to work with similar effectiveness as for conventional air combustion. With regard to sulphur, a considerable increase in the SO₂ concentration was found, as expected. However, the H₂S concentration in the combustion atmosphere increased as well. Further results were achieved with a pilot-scale test facility, where acid dew points were measured and deposition probes were exposed to the combustion environment. Besides CO₂ and water vapour, the flue gas contains impurities like sulphur species, nitrogen oxides, argon, nitrogen, and oxygen. The CO₂ liquefaction is strongly affected by these impurities in terms of the auxiliary power requirement and the CO₂ capture rate. Furthermore, the impurity of the liquefied CO₂ is affected as well. Since the requirements on the liquid CO₂ with regard to geological storage or enhanced oil recovery are currently undefined, the effects of possible flue gas treatment and the design of the liquefaction plant are studied over a wide range.     

燃煤电厂产生和排放的PM2.5中水溶性离子特征

为了认识我国燃煤电厂一次PM2.5排放特征,并定量评估大规模开展烟气脱硫与脱硝对其影响,本研究选取了国内一个煤粉炉电厂和一个循环流化床电厂,对其产生和排放的PM2.5进行现场测试,并进行水溶性离子组分的分析.结果表明,在所测的这两个电厂中,循环流化床电厂产生的PM2.5的质量浓度高于煤粉炉电厂产生的PM2.5的质量浓度,但是这两个电厂排放的PM2.5的质量浓度相当.产生此结果的主要原因是该循环流化床电厂配备的电袋复合除尘器比煤粉炉电厂的普通电除尘器对PM2.5去除效率更高.煤粉炉电厂产生PM2.5中水溶性离子浓度低于循环流化床电厂,但是煤粉炉电厂排放PM2.5中水溶性离子浓度却远远高于循环流化床电厂,表明煤粉炉电厂排放的PM2.5受脱硫和脱硝设施的影响较大.煤粉炉烟气脱硝过程中可能形成硫酸雾,烟气中的部分硫酸雾和过剩的NH3反应生成NH4HSO4进入颗粒相,同时降低了PM2.5的p H值;而脱硫过程中脱硫液的夹带也会导致NH+4和SO2-4进入PM2.5.所以,虽然两个电厂产生的PM2.5中水溶性离子均以Ca2+和SO2-4为主,但煤粉炉排放PM2.5中的水溶性离子则以NH+4和SO2-4为主.     

制氨厂尾气中CO的变压吸附提纯

制氨厂尾气含有大量CO,若采用有效的分离、纯化工艺,可获得碳一化工(C1)所需的高纯度CO.本文研究了用PU1型吸附剂变压吸附提纯制氨厂尾气,同时比较了PU1型吸附剂和ZMS-5A型沸石的性能.试验采用一段法变压吸附工艺研究了不同操作条件下CO的纯化和回收,气体流速为0.2～0.8 m³/h,并对工艺条件进行了优化.结果表明PU1吸附性能较好,在吸附压力0.3 MPa、原料气CO浓度30%时,CO回收率为75%,CO产品气的纯度可大于98%.     

烟气流量及二氧化碳分压对氨法减排效率的影响

减少二氧化碳的排放,进一步使其资源化,是中国乃至世界能源生产所需要解决的重大问题。氨法吸收燃煤烟气中的二氧化碳是目前国际上的一个重要研究方向,具有良好的应用前景。为考察燃煤烟气流量以及二氧化碳分压对氨法吸收燃煤烟气中二氧化碳效率的影响,文章在实验室模拟烟气采用氨法吸收烟气中CO2,选用R=50%碳化氨水作为CO2吸收剂,选择填料塔做反应器,考察了烟气流量以及CO2分压对CO2脱除率的影响。研究发现,烟气流量越小,塔内气、液反应时间越长,CO2脱除率越高。在不同烟气流量的条件下,吸收液碳化度均超过130%。混合烟气流量为1 L/min,CO2分压为0.046 MPa时,脱除率最高,反应出液碳化度最大,结晶效果最好。     

基于实测的燃煤电厂氟排放特征

选择我国4家电厂的6台煤粉锅炉,进行了烟气以及飞灰、底渣、脱硫石膏等燃煤副产物样品的采集和F(氟)含量分析,考察燃煤电厂F排放特征. 结果表明:经过烟气除尘、脱硫及脱硝装置后,烟气中氟化物浓度明显降低; 除尘器主要脱除烟气中颗粒态F,静电除尘器对烟气中氟化物的总脱除效率为19.50%~36.59%,布袋除尘器的脱除效率略高于静电除尘器;石灰石-石膏湿法脱硫装置可协同脱除烟气中94.19%的氟化物. 燃煤中的F经过燃烧和烟气净化装置后,有0.83%~3.37%由底渣排放;1.20%~2.00%转移到脱硫废水中;13.45%~33.80%转移到飞灰中;59.60%~79.66%转移到脱硫石膏中;只有2.04%~5.00%通过烟囱排入大气.      

火电厂炉内喷钙法烟气脱硫改造实践

采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺对1×350 MW燃煤电厂原有炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺进行改造,改造后运行表明:脱硫效率!95%,确保在常用煤种情况下二氧化硫排放浓度≤100 mg/m3,同时年运行费用相对改造前直接降低数百万元,实现了环境效益和经济效益的双赢。     

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.     

浅谈热电联产电厂烟气余热利用

以正在设计的电厂为例,叙述了烟气余热利用的思路：在冬季供热期间,回收烟气余热用于加热热网循环水系统;在机组非采暖期,回收烟气余热用于加热凝结水。