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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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“碳捕获、利用与封存”专题

来源：洁净煤技术

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碳中和

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  • 氧分级对药渣O2/CO2燃烧NOx生成规律与反应机理的影响

    作者(Author)： 孙浩家, 佟海川, 王长安, 王超伟, 唐冠韬, 车得福

    摘要：在我国目前的能源结构中，化石能源尤其是煤炭资源所占比例很高，造成了极大的环境压力。抗生素发酵药渣为近些年来产量迅速升高的固体废弃物，也是一种生物质燃料资源，但是目前对药渣的能源化利用研究较少。本文以CH4 等气体来模拟药渣可燃成分，利用Chemkin 模拟软件中的PFR 反应器构建了药渣在O2/CO2 气氛下氧气分级燃烧及非分级燃烧模型，对两种情况下NOx 生成特性进行了模拟研究，探求了氧气分级及非分级燃烧时各种因素的影响，并利用生成速率分析法和敏感性分析法对结果进行了反应机理分析。研究结果表明，在氧气非分级条件下，NOx 转化率随燃烧温度升高先升高后降低，在1 500 ℃左右达到峰值；NOx 转化率随过量氧气系数增加而升高，在过量氧气系数由0.9 增至1.1 时，增幅显著。在氧气分级条件下，主燃区燃烧温度对NOx 转化率的影响较为复杂；NOx 转化率随燃尽风率增加先降低后升高，随燃尽风位置推后降低。氧气分级条件下，还原气氛促进了NOx 中N 向其他组分转化，能够明显降低NOx 生成。当燃烧温度低于1 500 ℃，燃尽风率为0.35 左右时，NOx 转化率最低。本文首次对药渣在O2/CO2气氛下的燃烧进行了反应动力学模拟研究，探求了各种因素的影响，为实现药渣能源化利用提供了一定的指导。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    587
    1071
  • 不同钙基吸附剂捕集CO2后的硫酸化反应特性研究

    作者(Author)： 孙锋, 申成, 罗聪, 罗童

    摘要：钙基吸附剂在进行了多次CO2 捕集之后，碳酸化效率会大幅衰减，此时的吸附剂能否高效地进行脱硫利用是值得重点关注的问题。为了深入研究这个问题，本文筛选了高性能合成钙基吸附剂和天然石灰石吸附剂，通过热重分析仪分析对比了它们在多循环CO2 捕集之后的碳酸化和硫酸化反应性能，采用微粒模型研究了它们的硫酸化反应动力学特征。结果发现，高性能合成钙基吸附剂在多循环后的CO2 吸附能力比石灰石高10 倍以上，而它们的SO2 吸附能力只相差约40%。在经历多次CO2 捕集反应循环之后，两种吸附剂的硫酸化能力均有提升：其中，石灰石吸附剂的提升幅度更大，硫酸化转化率从26%提升到35%，高性能合成钙基吸附剂的硫酸化转化率从38%提升到43%。通过微粒模型计算发现，两种吸附剂的硫酸化反应均是与SO2 浓度相关的一级反应，多循环捕集CO2 反应后，石灰石吸附剂的硫酸化反应活化能下降接近30%，而高性能合成钙基吸附剂的硫酸化反应活化能只下降了5%。研究结果说明，两种不同钙基吸附剂在进行循环CO2 捕集之后，其脱硫能力得到了不同程度的提高。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    497
    576
  • 化学链合成氨技术研究进展及展望

    作者(Author)： 吴烨, 冯鸣谦, 方婧, 刘冬, 张睿, 应遥瑶, 徐磊

    摘要：氨气不仅是重要的化工原料和良好的氢载体，它可以作为无碳燃料的属性也引起了越来越多科研工作者的关注。低能耗高效率的合成氨工艺是实现氨能够作为燃料应用的关键。笔者阐述了合成氨工艺的发展历程，概述了以Haber-Bosch 工艺为基础的多相催化和光、电等外场力驱动的合成氨工艺的新发展，重点介绍了化学链合成氨的最新研究成果，并对其研究方向进行展望。传统Haber-Bosch 工艺苛刻的反应条件以及热力学和动力学之间的矛盾，促使科研工作者一直努力探索可持续的环境友好型合成氨技术。随着催化科学和表面科学的进步，人们对合成氨的反应机理和催化剂的物化性质有了更深入的认识，这为开发“绿色”合成氨工艺提供了有价值的参考信息，如要提高过渡金属催化合成氨性能，须尽量规避表面物种吸附能间的线性关系。另外，以可再生能源为能量来源的光、电催化合成氨，借助外场作用可以有效地影响反应速率和机理。化学链技术的发展为合成氨工艺提供了新思路，将合成氨过程解耦为吸氮和释氮产氨两个或多个分步反应，可较好地缓解合成氨热力学和动力学矛盾，规避反应物竞争吸附。同时，各分步反应可分别优化，使整个化学链合成氨工艺达到最佳反应效果。未来采用太阳能聚热供能以及以生物质炭为碳源，并对化学链合成氨工艺进行经济性分析反馈指导工艺流程的优化，可降低碳基化学链制氨工艺的成本和能耗。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    1322
    1036
  • 二氧化碳矿化养护加气混凝土试验研究

    作者(Author)： 孙一夫, 李凤军, 何文, 王涛, 高礼, 李严, 高军, 方梦祥

    摘要：本文主要对基于工业固废的加气混凝土的二氧化碳养护技术进行了初步探索，着重研究了原料掺比、养护压力以及养护制度在CO2 矿化反应中的影响。通过SEM 和XRD 分析等方法表征了在不同养护工况下反应产物的变化特点，同时也使用压汞法测定了CO2 养护前后的孔隙分布。结果表明，对自然养护4d 后的加气混凝土进行2 小时CO2 养护，试件固碳率随着养护压力升高而升高，低压养护和梯级养护有利于降低加气混凝土试件的力学强度损失，梯级养护中CO2 浓度/分压力越高，加气混凝土试件表观固碳率越高；在相同的CO2 养护条件下，SEM 观察到矿化反应产物有不同的形貌，如球状和纺锤形等，XRD 的分析则进一步证明了碳酸钙有三种不同晶型；CO2 养护之后，孔径在0.01-0.1μm 范围内的微孔降低明显，表观固碳率越高，对加气混凝土试件的填充效果越显著。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    1618
    702
  • CO2化学吸收系统污染物排放与控制研究进展

    作者(Author)： 方梦祥, 狄闻韬, 易宁彤, 王涛, 王勤辉

    摘要：CO2 化学吸收技术因其捕集效率高、技术相对成熟和适应性好，是目前最具工业应用潜力的CO2 捕集技术，然而，CO2 化学吸收系统在使用吸收剂捕集烟气中CO2 的同时，部分吸收剂及其降解产物随烟气排出，增加吸收剂的损耗，造成新的环境污染问题。本文介绍了CO2 化学吸收系统污染物的三类排放形式，包括物理夹带、气体和气溶胶；分析了气溶胶生成生长机理，综述了烟气凝结核、塔内条件等因素对气溶胶主导的有机胺排放影响和对降解产物排放的研究；最后对当前污染物排放控制手段的控制效果及优缺点进行总结，以期为CO2 化学吸收技术的工业应用提供指导。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    930
    847
  • 富氧燃烧烟气压缩净化及高浓度CO2制备工艺研究

    作者(Author)： 徐明新, 吴亚昌, 王涵啸, 欧阳昊东, 陆强

    摘要：针对富氧燃烧烟气净化及CO2 提纯需求，系统探究了富氧燃烧烟气压缩纯化过程SO2、NOx 吸收脱除以及CO2 深度提纯等各子系统的运行特性，其中SO2 与NOx 脱除采用压缩-酸液吸收，CO2 深度提纯采用低温精馏。研究结果表明：通过烟气净化可实现SO2 脱除效率达100%，NO 脱除效率达99%，同时实现纯度为99.99%的食品级液态CO2 制备。在烟气净化过程，气相反应占据主导，提高压力可缩短反应时间；当SO2 吸收塔运行压力超过0.8 MPa 时，SO2 脱除效率可达100%；当NO 吸收塔运行压力超过3.0 MPa 时，NO 排放浓度可达超低排放标准。在CO2提纯过程，提高压力会降低液体CO2 纯度。当SO2 吸收塔运行压力为1.6 MPa、NO 吸收塔运行压力为3.0 MPa、CO2 提纯塔运行压力为3.8 MPa 时，系统整体功耗最低，为0.37 MJ/kg CO2。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    2239
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