“二氧化碳捕集、利用与封存” 专题_中国煤炭行业知识服务平台

“二氧化碳捕集、利用与封存” 专题

为交流和展示近年来我国在CCUS前沿方向取得的最新成果，探讨未来煤炭行业CCUS技术的发展趋势，《煤炭科学技术》于2022年第6期策划出版“ 二氧化碳捕集、利用与封存研究进展” 专题，集中报道我国在金属有机骨架材料二氧化碳捕集技术、二氧化碳吸附剂造粒成型技术、高温二氧化碳吸附技术、化学链燃烧技术、微藻固碳减排技术、二氧化碳地质封存技术、煤炭制氢替代技术等方面的CCUS技术最新科技成果。

行业视野: 环境保护
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视频直击 | 《煤炭科学技术》 “二氧化碳捕集、利用与封存”专题重磅上线！

作者(Author)：《煤炭科学技术》

摘要：2020年9月22日,国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话,提出中国“二氧化碳排放力争于 2030年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的“双碳”目标,这为我国中长期的能源结构调整及绿色发展指明了方向｡为保障“双碳”目标的如期实现,必须大幅降低煤炭开采､加工､储运以及利用过程中的温室气体排放,加快推进煤炭工业的二氧化碳捕集､利用与封存(CCUS)技术研发,最大限度发挥煤炭在能源以及社会发展中的支柱作用,同时促进化工､钢铁､水泥等高耗能､高排放行业深度脱碳｡为交流和展示近年来我国在 CCUS 前沿方向取得的最新成果,探讨未来煤炭行业 CCUS 技术的发展趋势,编辑部于2022年第6期策划出版“二氧化碳捕集､利用与封存研究进展”专题,集中报道我国在金属有机骨架材料二氧化碳捕集技术､二氧化碳吸附剂造粒成型技术､高温二氧化碳吸附技术､化学链燃烧技术､微藻固碳减排技术､二氧化碳地质封存技术､煤炭制氢替代技术等方面的 CCUS 技术最新科技成果｡在此,衷心感谢各位专家学者为专题撰稿! 感谢评审专家对专题稿件的评审工作! 特别感谢重庆大学､浙江大学､中国矿业大学､青岛科技大学､中国船舶集团有限公司､华中农业大学､辽宁工程技术大学､华北电力大学､太原理工大学等单位给予专题组织过程中的大力支持!

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《煤炭科学技术》2022年第6期封面

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《煤炭科学技术》2022年第6期“二氧化碳捕集、利用与封存” 专题编者按

作者(Author)：夏奡, 朱恂

摘要：　　2020 年 9 月 22 日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，提出中国“ 二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和” 的“ 双碳” 目标，这为我国中长期的能源结构调整及绿色发展指明了方向。为保障“ 双碳” 目标的如期实现，必须大幅降低煤炭开采、加工、储运以及利用过程中的温室气体排放，加快推进煤炭工业的二氧化碳捕集、利用与封存( CCUS) 技术研发，最大限度发挥煤炭在能源以及社会发展中的支柱作用，同时促进化工、钢铁、水泥等高耗能、高排放行业深度脱碳。　　为交流和展示近年来我国在 CCUS 前沿方向取得的最新成果，探讨未来煤炭行业 CCUS 技术的发展趋势，编辑部于 2022 年第 6 期策划出版“ 二氧化碳捕集、利用与封存研究进展” 专题，集中报道我国在金属有机骨架材料二氧化碳捕集技术、二氧化碳吸附剂造粒成型技术、高温二氧化碳吸附技术、化学链燃烧技术、微藻固碳减排技术、二氧化碳地质封存技术、煤炭制氢替代技术等方面的 CCUS 技术最新科技成果。　　在此，衷心感谢各位专家学者为专题撰稿! 感谢评审专家对专题稿件的评审工作! 特别感谢重庆大学、浙江大学、中国矿业大学、青岛科技大学、中国船舶集团有限公司、华中农业大学、辽宁工程技术大学、华北电力大学、太原理工大学等单位给予专题组织过程中的大力支持!

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《煤炭科学技术》2022年第6期目次

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二氧化碳用于地质资源开发及同步封存技术综述

作者(Author)：包一翔, 李井峰, 郭强, 蒋斌斌, 苏琛

摘要：以煤炭为主体的化石燃料目前占我国一次能源消费的80%以上，在“碳达峰、碳中和”目标下，二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是二氧化碳(CO2)规模化减排的关键技术。对比了世界各国CCS工程应用的进展，全球目前共有164个CCS项目(分布在28个国家)，正在运行的CCS项目有56个(分布在15个国家)，美国、中国和英国是CCS项目总数排名前三的国家，正在运行的CCS项目数前三的国家为美国、中国和加拿大。介绍了CO2用于石油、卤咸水、天然气、可燃冰等地质资源开发并同步实现不同程度地质封存的技术原理。CO2驱油技术比传统生产方法碳强度低，同时能够利用原油采空区实现CO2封存。深部卤咸水层的理论CO2封存容量可实现保持大气中CO2浓度约为450×10-6，卤咸水及其所含矿物元素均可转化为收益从而抵消一部分封存技术成本。采用CO2驱替甲烷等气体时，岩层特性、注入压力和温度等决定了生产效率，天然气储存地层的密封性有助于减少CO2在竖直方向的扩散和损失。探讨了CO2地质封存协同高浓盐水处置、CO2用于地下煤气化、CO2用于干热岩开发技术。CO2封存协同高浓盐水处置可实现二者同时减量，浓盐水中的高硬度可加快CO2的碳酸化过程。CO2用作气化剂，可调节合成气的组成，但气化过程较难控制，煤气化产生的地层空间可用于CO2封存。CO2用于干热岩开发可节省用水、减少管道结垢等，但CO2较高损失率或导致封存效果不够理想。最后，总结了CCS面临的成套装备开发缺乏、技术原理认识不足、技术成本高、法律法规不完善等问题并对其应用潜力进行了展望。

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燃煤烟气CO2吸附剂造粒成型技术研究进展

作者(Author)：于戈, 付瑞诚, 李敏, 赵瀛, 胡迎超

摘要：燃煤烟气排放的碳源被认为是全球CO2浓度快速上升的主要因素之一，为应对以CO2为主的温室气体大量排放所带来的气候环境问题，世界各国纷纷将低碳发展上升为国家战略。高温CO2捕集技术一直是碳减排领域的研究重点，CaO基和Li4SiO4基固体吸附剂是目前2种最常见也是最具应用前景的高温CO2吸附剂，吸附剂粉末造粒成型是其工业循环流化使用的必要前提。对CaO基和Li4SiO4基吸附剂的造粒成型技术进行了分析综述，主要通过造粒成型方式对CaO基和Li4SiO4基吸附剂进行分类总结和讨论，并对吸附剂颗粒化学吸附性能和机械强度方面的差异进行了分析。通过综述总结认为：机械成型法制备的CaO吸附剂颗粒通常具备更高的机械强度，但机械成型过程通常会对吸附剂原本的结构有一定的破坏，会造成吸附剂微观结构的密实化，从而影响CO2的化学吸附性能，而注模成型法制备的吸附剂颗粒其化学吸附性能较好，但由于没有机械力挤压的过程，其机械强度有待增强。针对Li4SiO4基高温吸附剂，由于可以避免直接成型过程造成的吸附剂颗粒破碎，间接成型法展现出了更大的造粒成型优势和应用前景。还对CaO基和Li4SiO4基吸附剂造粒成型的未来研究思路进行了探讨，以期对高温CO2固体吸附剂的发展和工业化应用提供助力。

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我国微藻固定烟气ＣＯ２潜力时空格局分析

作者(Author)：万伟华, 程军, 郭王彪

摘要：微藻固定烟气CO2技术是温室气体控制领域的国际前沿研究热点和高技术竞争焦点，对我国发展低碳经济和节能减排具有重要意义。为促进微藻固定烟气CO2技术在全国范围内的推广使用，研究基于内蒙古鄂尔多斯螺旋藻产业园内CO2固定速率实测数据，模拟得出光照强度、平均气温和日照时长等气象要素对微藻固定烟气CO2潜力的相互作用模型，并将该模型应用至全国范围。通过地理空间显示、全局空间自相关、局部空间自相关等手段与方法，探索分析全国361个行政区划研究单元内微藻固定烟气CO2潜力的时空分异特征及影响因素。结果表明：① 从影响因素分析来看，光照强度对微藻固定烟气CO2潜力的影响效果最大，平均气温其次，日照时长最弱。② 从时空变化规律来看，全国不同行政区划研究单元微藻固定烟气CO2潜力呈现“夏秋季潜力大、冬春季潜力小”的特点。③ 从空间分异规律和集聚特征来看，各地区分时段的微藻固定烟气CO2潜力呈现出差异化分布的空间格局，在区域上呈现不同的变化趋势；空间集聚特征上，全国范围内微藻固定烟气CO2潜力存在显著的集聚效应，呈现出“高-高集聚”和“低-低集聚”特征。研究对我国微藻固定烟气CO2潜力的时空格局、影响因素进行了综合分析，对于该技术在全国的广泛推广具有一定的指导意义。

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金属有机骨架材料（MOFs）CO2捕集和转化研究进展

作者(Author)：刘丰盛, 董昊, 王涛, 黄炜

摘要：社会和工业现代化的进步，CO2及其他温室气体的排放日益增加，导致温室效应严重、自然灾害频发。为了减少碳排放，大力发展碳捕集、利用与封存技术（CCUS）势在必行。目前，常用的CO2捕集方法包括吸附分离法、化学吸收法、膜分离法、CO2直接转化等。其中，开发高效、稳定的吸附剂与催化材料是各种捕集技术优化的关键。详细综述了金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）在CO2捕集和转化中的应用，分析了目前研究的最新进展，揭示了应用过程存在的问题和解决方法。其中双金属MOFs较单金属具有更多的金属缺陷位及L酸含量，在CO2吸附分离和催化反应中表现出良好的优势。功能化修饰法可以针对不同CO2捕集技术的需求进行对应改性，拥有较高的成功率，尤其是后功能化法，因其改性方法简单、结构维持较好被广泛应用于CO2捕集的各种方法中。前功能化法是最理想的MOFs改性方法，尤其是配体功能化，可以从结构上改变MOFs对CO2的亲和性，但其结构的维持是目前研究的一大难点。MOFs纳米流体吸收剂的制备可有效增加吸收剂内部的传热传质，改善传统纳米颗粒的团聚现象，有利于稳定悬浮液的形成，增加了CO2吸收量，但吸收剂的黏性控制是目前研究的壁垒。另外，作为膜分离法中的填充材料，MOFs因其良好的相容性及丰富的表面官能团，可以有效地提高膜的选择性，同时本身对CO2的高吸附可以提高膜的CO2容量，但MOFs膜的机械性能及循环稳定性还需进一步优化。虽然目前MOFs应用于CO2捕集技术的研究很多，但利用MOFs的CO2捕获系统和经济学分析的文献有限，本研究从MOFs的制备成本、CO2捕集成本和再生成本出发，试图揭示MOFs的化学性质与CO2捕获的过程经济性关系。

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