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《洁净煤技术》“2060碳中和”栏目

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》常规栏目“2060碳中和”。

行业视野: 碳中和
类别; 104个
关键词; 113位
专家; 21篇
论文; 20429IP
点击量; 9587次
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我国新能源风光发电制氢成本动态测算

作者(Author)：孙旭东, 成雪蕾, 王树萌, 王佳伟, 赵玉莹, 张博

摘要：新能源发电制氢技术不断成熟,制氢成本直接影响氢能产业商业化推广与应用｡针对电解水制氢技术方案投入与运营成本变化,基于新能源产业风光发电成本视角构建了碱性(ALK)电解槽+风电､质子交换膜(PEM)电解槽+风电､碱性(ALK)电解槽+光伏发电､质子交换膜(PEM)电解槽+光伏发电4种电解水制氢组合方案的成本动态测算模型,并通过敏感性分析研究了相关因素对制氢成本的影响｡结果表明:4组方案制氢成本在研究期内(2017—2020年)分别降低了13.95%､29.22%､19.55%和31.03%,2020年制氢成本分别为17.90､28.27､21.54和32.23元/kg,而能耗和发电成本是降低4种方案制氢成本最具潜力的影响因素｡同时,对比分析了其他电源及传统化石能源制氢等不同制氢技术工艺的经济性,不同制氢情景下,制氢成本由低到高分别为煤制氢､工业副产氢､天然气制氢､煤制氢+碳捕获收集(CCS)､ALK风电制氢､甲醇制氢､ALK 光伏制氢､ALK谷电制氢､PEM光伏制氢和PEM谷电制氢｡

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2023年第06期

1126

423
生物质化学链气化-燃气轮机-有机朗肯循环发电

作者(Author)：穆林, 胡天才, 王震, 黄贤坤, 赵亮, 尹洪超

摘要：生物质化学链气化（BCLG）是具有发展前景的生物质利用和碳捕集技术，有机朗肯循环（ORC）是可提高能源品位的能源转化技术。为实现生物质能源高值化利用，提出了一种生物质化学链气化联合燃气轮机（GT）并耦合有机朗肯循环（ORC）的新型发电系统。该系统通过子系统间物质/能源交换实现了不同品位能源的梯级利用。采用Aspen Plus软件进行模拟，研究以玉米秸秆、稻秆及麦秆为气化燃料时，氧与生物质比（λ）和压气机压比（PR）等对BCLG-GT系统发电效率的影响。模拟结果表明，麦秆是3种生物质中应用于BCLG-GT系统的最优气化燃料，最佳模拟工况为：λ=0.05，PR=13。在BCLG-GT子系统运行最佳工况基础上耦合ORC子系统，研究了4种不同有机流体工质（R245fa、R134a、HCFC-123和R-404A）和有无回热装置对ORC子系统发电效率的影响。结果表明：R245fa具有更高的实用价值与较好的环境友好性，相较其他3种有机流体工质具有明显优势；另外，加装回热装置后，ORC系统的净输出功率提高了13.37%，新型具有回热装置的BCLG-GT-ORC发电系统的净能量效率达35.48%。本研究为工业规模的生物质化学链气化装置的设计和优化提供思路和理论指导。

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洁净煤技术

2023年第05期

982

344
铁基载氧体化学链水分解制氢耦合乙酸热分解试验

作者(Author)：高道星, 豆斌林, 张华, 罗川奇, 杜金博

摘要：采用载氧体催化剂化学链直接分解水一步制纯氢，并将其与生物质热转化耦合，开发具有应用前景和经济性的制氢同时制合成气的新方法具有重要意义。探究金属螯合溶胶-凝胶方法制备掺杂Ce-Ni的铁基载氧体，以化学链水分解耦合乙酸热分解方式制取纯氢和富氢合成气，首先在氧化态载氧体作用下，乙酸催化热分解制取富氢合成气，载氧体被还原，实现了载氧体晶格氧的迁移，通过原位CO2吸附实现热分解过程强化；其次是利用还原态载氧体与水发生铁-蒸汽过程制氢。研究发现，在乙酸催化热分解过程进行原位CO2吸附强化，提高了合成气H2纯度并减少积碳。与无掺杂纯氧化铁与空白石英砂对照，掺杂适量的Ce与Ni的Fe基载氧体具有显著制氢作用，随Ce、Ni量增加，乙酸分解阶段CO2和CO生成量减少，水分解阶段H2先增后降，最佳载氧体Fe、Ce和Ni组分物质的量比为100∶10∶3，加入相对于载氧体不同质量比的CO2吸附剂均可有效降低合成气中CO2与CO气体量，最佳质量比为1∶2，在该条件下合成气中H2体积分数提高了11.96%～26.17%，CO2体积分数减少了22.85%～49.28%，CO体积分数减少了29.18%～34.05%，15次循环后载氧体仍保持较好的稳定性。

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洁净煤技术

2023年第04期

898

358
介质阻挡放电辅助氨/空气预混旋流燃烧试验

作者(Author)：陈磊, 沈洁, 江贻满, 吴进, 陈加淮, 方世东

摘要：氨是一种高效氢载体，有望成为下一代无碳燃料，但较窄的燃烧极限和较高的NOx排放阻碍其使用。等离子体是一种高效、低能耗的助燃方法，得到广泛应用。设计搭建自制的耦合介质阻挡放电的氨/空气预混旋流燃烧台架，研究了燃烧极限、火焰形貌、O2和NOx含量的变化规律。未放电时，贫燃极限为0.75，富燃极限为1.1～1.2。当量比为0.9时，火焰传播速度最快，火焰最短；在贫/富燃极限附近时，火焰充满整个燃烧室。当量比在1.05～1.10时，NO含量保持在较低水平，未生成NO2。当量比由1.05减小至0.75时，NO体积分数由97×10-6（3.5% O2）增至2 785×10-6（3.5% O2）。随当量比降低，少量NO会进一步被氧化为NO2，当量比为0.75时，NO2体积分数达171×10-6（3.5% O2）。介质阻挡放电明显增强燃烧反应，抑制壁面猝熄的负面作用，O2略下降,燃烧极限扩展至0.65～1.30。当量比0.75～1.05生成的NOx同比减少40%～45%。分析探讨氨燃烧生成NOx机制，发现NOx主要来源于燃料，并随当量比降低，O/H浓度提高，NHi浓度降低，产生NO的副反应占比升高，有利于NOx生成。放电产生大量活性自由基，其中NHi促进NO+NHi和NHi+NHi反应是NOx减少的重要原因。等离子体辅助氨燃烧能显著扩宽燃烧极限，减少NOx生成，为氨的清洁高效燃烧提供一种新方法。

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2023年第03期

879

322
生物质催化热解制油及油品改性提质研究进展

作者(Author)：赵荣洋, 杨美玲, 李杰, 常国璋, 王翠苹

摘要：基于国家碳中和背景，生物质作为一种重要的可再生资源，其有效利用至关重要。生物质热解制油具有规模化潜力，成为目前生物质利用的主要方式。生物质热解技术按照液化方式不同分为直接液化和间接液化，但生物质直接液化所得生物油组分不稳定，间接液化所得生物油品质取决于反应器型式、反应温度及催化剂类型等，不同制备方法的生物油品质差别较大，生物油改性提质成为其实际应用的必要条件。归纳比较了生物质热解过程中提高生物油品质的催化剂类型，着重综述了原生物油分离为轻质组分和重质组分后分别改性提质的技术路线，可转化为燃气、燃油甚至化学品，实现生物油的高值化。针对轻质油组分的改性方法有水蒸气重整制氢、催化裂解、加氢脱氧、催化酯化等，催化剂类型以分子筛及贵金属为主；而重质油组分水含量低、黏性大，相关提质研究较少，目前报道以加氢、裂化、酯化、添加溶剂、气化为主。生物油提质改性方法中，催化剂、氢源、耗能是限制其规模化、工业化应用的主要原因，降低催化剂成本及提高催化剂寿命、减少氢源使用或利用低成本氢源、简化工艺及降低反应温度是生物油提质技术发展方向。

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洁净煤技术

2023年第02期

1002

346
基于AHP-TOPSIS法的碳捕集技术方案综合评估

作者(Author)：刘双, 宋学行, 尚丽, 王保登, 沈群, 熊日华, 孙楠楠, 魏伟

摘要：碳捕集、利用与封存技术（CCUS）是实现碳中和目标的重要手段之一，高成本是目前制约CCUS大面积推广应用的瓶颈，而碳捕集是影响CCUS技术成本的主要环节。近年来，各类碳捕集技术的研发和示范受到广泛关注，但整体成熟度不高，未来发展路径仍不清晰。基于层次分析法和逼近理想解排序法，构建了一套适用于碳捕集技术的综合评估方法，从技术、低碳、经济、安全4方面对目前典型的碳捕集技术进行综合评估。结果表明，现阶段CO2捕集技术的部署主要受低碳特性影响，复合胺吸收法应用潜力居首，而随着我国未来能源、产业结构不断调整，各类碳捕集技术的应用场景及影响其综合推广潜力的因素将发生变化，其中，经济特性将成为未来影响CO2捕集技术市场渗透率的关键，因此，变压吸附法、复合胺吸收法和钙循环法将在未来CO2捕集过程中占据相对重要的地位。通过将定量分析与专家意见相结合，形成的评估结果将为碳捕集技术研发与应用提供科学思路。

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洁净煤技术

2023年第01期

790

309
整型大孔SiO2基固体胺CO2吸附剂开发及性能研究

作者(Author)：喻树楠, 马奎, 周昶安, 宋磊, 岳海荣

摘要：吸附法捕集CO2是实现工业尾气中CO2分离和脱除的重要技术。固体胺吸附剂由于优异的CO2吸附容量和选择性及较低的再生能耗被广泛研究。传统粉末吸附剂由于压降大等问题，需成型加工才能应用于实际工业过程。但整型吸附剂仍面临吸附性能不足、机械性能差等问题。以大孔环氧树脂聚合物为模板、正硅酸乙酯为硅源，采用牺牲模板法制备整型大孔SiO2，并在其基础上负载四乙烯五胺（TEPA）开发整型大孔SiO2基固体胺吸附剂。整型大孔SiO2材料以交联的中空SiO2微球为骨架，具有典型的大孔结构，且TEPA均匀分布在骨架表面。TEPA负载量为70%的70T-MS样品在75 ℃、0.1 MPa（12% CO2/88% N2）条件下，CO2吸附量高达191 mg/g，经50次吸脱附循环可稳定在160 mg/g以上。动态吸附试验表明，其CO2吸附动力学遵循Avrami模型，说明其受传质扩散限制影响较小。整型大孔SiO2基固体胺吸附剂机械强度可达0.72 MPa（轴向）和30.30 N/cm（径向），满足工业吸附剂要求。吸附剂还具有良好的热稳定性和较低的热容（2.79 J/(g·℃)），有望实现低能耗再生。

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洁净煤技术

2022年第11期

1101

319
我国氢能源利用前景与发展战略研究

作者(Author)：徐连兵

摘要：在全球能源向清洁化、低碳化、智能化发展的趋势下，发展氢能源产业已成为当前能源技术变革的重要方向，对我国实现新时代能源转型意义重大。基于此，对我国氢能源利用前景与发展战略开展系统研究。首先，结合我国氢能源产业链特点，从制氢、储氢、用氢等方面阐述了我国氢能源发展现状，在制氢方面，我国每年氢气产能约4 100万t、产量约3 342万t，是全球最大的产氢国；在氢气储运方面，由于应用规模小、技术装备水平低等因素，我国氢能源运输能力建设严重滞后，与国外存在显著差距；在加氢站建设方面，我国已建成运营加氢站127座，加氢站的设计、建设以及三大关键设备均实现国产化；在用氢产业方面，我国在交通领域、发电领域以及其他信息领域得到一定程度的商业化应用，特别是氢燃料电池产业得到快速发展。其次，对我国氢能源利用存在主要问题进行了深入分析，认为当前我国氢能源产业集群发展初见成效，但与国际氢能源发展相比，我国氢能源开发利用面临严峻挑战，特别是在燃料电池技术发展、氢能源产业装备制造等方面，缺少立足长远的国家氢能源发展战略与综合规划，亟待从发展战略与规划、基础研究、应用研究、产品开发、规范标准、性能测试、技术实证、商业创新等方面全面研究与布局。最后，对我国氢能源利用前景与应用场景进行系统分析，提出推进氢能源利用的战略举措和建议：在战略举措方面，一是要契合国家战略，坚持规划引领，做好氢能源产业发展战略规划；二是应突出平台效应，协同创新发展，发挥好各类核心氢能源产业化平台作用；三是要加强科技创新，深化产学研合作，加强协同创新，充分发挥科技创新在全面创新中的引领作用；四是健全人才机制，打造核心优势，充分调动科技人员的积极性和创造性。在政策建议方面，需进一步强化氢能源在国家能源体系中的重要地位，加强核心技术自主研发与技术标准体系建设，因地制宜选择氢能源产业发展路线，并适当引导国有资本在氢能源产业的优化布局，确保我国氢能产业的健康持续发展。

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洁净煤技术

2022年第09期

902

535

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