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《洁净煤技术》2022年度优秀论文

来源：洁净煤技术

《洁净煤技术》2022年度优秀论文评选活动于2022年12月26日开通投票通道，2023年01月03日截止。根据投票结果，评选出20篇获奖论文。恭喜获奖论文作者及团队！《洁净煤技术》编辑部将为获奖作者发放优秀论文证书及奖励。

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  • 现实可行且成本可负担的中国电力低碳转型路径

    作者(Author)： 李政, 陈思源, 董文娟, 刘培, 麻林巍, 何建坤

    摘要：电力行业的脱碳对于实现《巴黎协定》的减排目标至关重要，但同时也面临着巨大的困难和挑战，具有很强的复杂性和不确定性。为了给出现实可行且成本可负担的电力低碳转型路径，建立了具有足够时空分辨率和技术准确度的“自下而上”能源系统模型来模拟与优化中国电力行业的未来发展路径。通过设置三种典型情景（基准情景、2℃情景和1.5℃情景），分析电力脱碳技术路径以及相应的实施方案。结果表明，若按照当前的电力发展趋势，将不能实现《巴黎协定》规定的2℃/1.5℃目标，必须在当前基础上加大可再生能源扩张、加快燃煤电厂退出以及大规模部署碳捕集技术。未来30年，风电和光伏发电需要逐渐转变为主力电源，年均装机增速达到当前水平的2-4倍。燃煤机组的容量需要逐渐减少，部分机组甚至要提前退役，这将导致燃煤机组的平均寿命降低0.42-1.93年，对应1050-6550亿元的搁浅成本。碳捕集技术需要大规模应用，尤其是煤炭生物质掺烧再加碳捕集装置的技术，到2050年，电力行业的二氧化碳年捕集量达到8.9-10.8亿吨。为了保障上述转型路径的实现，需要处理好电网安全稳定运行、煤电有序退出、碳捕集技术的部署以及转型投资成本的问题。通过加大储能等先进技术研发力度、建立存量煤电有序退出机制、加快碳捕集相关技术的研发与应用示范以及建立和完善绿色投融资机制等措施，可以有效地解决这些问题。应对气候变化是全人类共同的责任，应当从现在起就超前部署相关措施和政策，以实现2℃/1.5℃目标下的中国电力低碳转型。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    1420
    1699
  • 碳酸酐酶固定及在二氧化碳捕集应用研究进展

    作者(Author)： 于洋, 刘琦, 吕 静, 罗 聃, 彭勃

    摘要：化石燃料的使用是全球气候变暖的主要原因，二氧化碳捕集、利用及封存(CCUS)技术能够有效减少碳排放，缓解气候变化压力。化学吸收法是CO2 捕集的重要方法之一，具有分离效率高、成本低的优点，但其存在解吸过程中消耗能量较多、长期使用造成设备腐蚀性等问题。利用碳酸酐酶（CA）强化化学方法吸收CO2，可以提高CO2 的吸收效率且有效解决传统工艺中的热能损失，已逐渐成为CO2 捕集与封存研究中的热点。但CA 自身热稳定性低、可重复性差，需对其进行固定化以提高稳定性和活性。笔者重点介绍了CA 的固定化方法及常用载体材料，总结了CA 在强化CO2 捕集中的作用机理，讨论了其在CO2 捕集中的应用，并对该技术的发展作出展望。固定化载体与方法会影响固定化酶的性质，故CA 在固定化时要选择合适的载体与方法。CA 固定化方法包括吸附法、包埋法、共价结合法和交联法四种，各有优劣，应根据酶所应用的领域来选择合适的固定化方法。常用固定化载体有天然高分子、无机载体材料等，选择时应综合考虑载体的理化性质和工业应用能力。在CO2 捕集过程中，CA 主要通过促进化学溶剂吸收CO2 和诱导CO2 矿化生成碳酸钙两个方面强化捕集效率。未来研究方向应集中于：开发具有更高活性和稳定性的新型CA、制备廉价高性能载体材料和进一步探究CA 的内在因素和外界条件对其工业应用产生的阻碍。
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    洁净煤技术
    2021年第02期
    1214
    1071
  • 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
    1348
    1052
  • 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
    963
    861
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