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“燃煤发电CCUS”专题

来源：洁净煤技术

专题来自于《洁净煤技术》2023年04期，共13篇研究成果。

行业视野: 碳中和
类别; 60个
关键词; 74位
专家; 13篇
论文; 3550IP
点击量; 3158次
下载量

煤电+CCUS产业规模化发展政策激励

作者(Author)：徐冬, 张帅, 韩涛, 郑旭帆, 常林, 冯白阳, 冯蕾

摘要：碳捕集、利用与封存(CCUS)是实现碳中和目标的重要战略选择。我国能源和电力结构以煤为主，煤电+CCUS技术是实现电力系统深度脱碳、电力灵活稳定供应的重要保障。当前，我国CCUS产业发展存在壁垒高、成本高、政策法规体系建设不健全等问题，缺少鼓励性政策、金融融资渠道困难等限制了煤电CCUS技术的大规模发展。围绕煤电产业低碳转型背景下面临的机遇和挑战，全面分析美国、欧盟、英国、加拿大、澳大利亚等国家和地区CCUS领域政策法规及成功案例，概括各国出台的科技政策对CCUS科技示范及工程项目的资助方案，总结发达国家CCUS政策体系构建方面的成功经验及对我国的启示，制定多项激励政策共发力，采取灵活兜底的价格机制，多举措拓宽投融资渠道，探索恰当合理的商业模式，分析我国CCUS政策体系现状及需求，研究不同激励政策对煤电CCUS改造的影响，从CCUS定位、政策激励、标准规范、审批监管等角度提出煤电CCUS发展的政策建议，为推进CCUS产业发展，实现煤电碳中和目标提供参考。

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洁净煤技术

2023年第04期

374

171
燃煤电厂烟气CO2化学吸收捕集液-液两相吸收剂开发进展

作者(Author)：林海周, 吴大卫, 范永春, 罗必雄, 裴爱国, 方梦祥

摘要：燃烧后化学吸收技术是现阶段最成熟的燃煤电厂烟气CO2捕集技术之一。由于传统的胺基吸收剂再生能耗较高，不利于化学吸收碳捕集技术的推广应用。液-液两相吸收剂能大幅降低再生能耗，具备替代传统吸收剂的前景。综述了两相吸收剂的技术特点和研发进展，根据吸收剂组成将两相吸收剂分成混合胺型两相吸收剂（活性胺+三级胺分相剂+水）、有机溶剂型两相吸收剂（活性胺+有机溶剂分相剂+水）和无水型两相吸收剂（活性胺+三级胺/有机溶剂分相剂）3种类型，重点对这3种类型两相吸收剂的分相行为、能耗、黏度、吸收负荷等特性进行分析。其中有机溶剂型两相吸收剂在能耗（1.5～3.2 GJ/t）、黏度（可控制在20 mPa·s以下）和成本（有机溶剂分相剂+水更具成本潜力）等方面优势相对更明显。两相吸收剂作为新型吸收剂，相比传统胺吸收剂在工业应用方面仍存在富相黏度较高、吸收剂成本较高、分相稳定控制难等较多挑战。为加快两相吸收剂的工程应用，未来需要在低能耗配方体系优化、降低富相黏度和吸收剂损耗、提升分相控制能力以及开展长周期运行测试，提升工艺稳定和可靠性等方面开展更深入研究。

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洁净煤技术

2023年第04期

345

256
焦炉煤气制氢技术研究进展

作者(Author)：李志强, 王华, 李孔斋

摘要：作为高炉炼铁还原剂，焦炭需求量巨大，其生产过程产生大量焦炉煤气，且成分复杂，富含H2，热值高。然而约20%被直接排放或以“点天灯”方式燃烧，与双碳目标相背。焦炉煤气的清洁高效利用是推动冶金、焦化行业高质量发展的关键因素之一。目前，焦炉煤气制氢技术以变压吸附、深冷法、膜分离法等物理方法为主，非催化和催化重整、氧传输膜重整、化学链重整等化学方法制氢技术也受到关注，旨在为下游石油化工、金属冶炼与加工等行业提供清洁原料气。综述了不同焦炉煤气制氢技术的原理、特点以及研究与应用进展，针对焦炉煤气利用开发程度低，CH4、CO2、CO、焦油、苯等组分利用率低等问题给出建议。对于物理净化分离技术，高选择性吸附剂、分离膜的设计和开发以及装备的集约化是研究重点；对于化学重整技术，耐硫催化剂、氧传输膜、载氧体的构筑及工业化探索是研究重点。化学法+物理法联合制氢工艺包含净化、重整、分离等工序，是实现焦炉煤气清洁、高效、高值化利用的重要路径，是未来重要发展方向。

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洁净煤技术

2023年第04期

256

153
二氧化碳催化加氢制甲醇研究进展

作者(Author)：郭嘉懿, 何育荣, 马晶晶, 胡晨烨, 何生忠, 周子苗, 杨辉, 胡修德, 郭庆杰

摘要：近年来，许多工业领域频繁使用化石燃料，导致温室气体（GHG）大量排放，大气中二氧化碳含量急剧增多。化石燃料的枯竭，全球变暖、气候变化以及燃料价格的急剧波动，使新型环保燃料成为研究热点。将二氧化碳转化为高附加值产品的过程被认为是应对气候变化和能源高速消耗的有效措施。甲醇是一种重要的化工原料和能源，在行业内的需求与日俱增。为顺应国家双碳目标和绿色环保战略规划，CO2热催化加氢制甲醇工艺得到广泛研究。使用二氧化碳生产甲醇工业生产过程中，二氧化碳的来源很多，可从炼油厂、炼煤厂、制锰厂等排放的烟气中分离。氢气可从绿色能源发电电解水得到，如太阳能、水力或风能发电。利用可再生能源进行CO2催化加氢制甲醇，不仅可在很大程度减少二氧化碳排放，碳资源也可实现循环再生利用，能有效缓解我国当前能源及化工原材料缺口。通过介绍甲醇性质以及近年来国内外甲醇生产技术发展历史，从催化剂和工艺方面综述了甲醇制备方法以及尚需解决的关键问题，目前二氧化碳制甲醇催化剂虽然有了一定研究进展，但其性能距实现工业化还有一定难度，CO2催化加氢制甲醇整体所需工业成本较高，其中制氢成本是影响过程经济性的关键因素。将可再生能源光、风、水等转化为电能，再用电解水制绿氢是理想的研究方向，不但不会大量排放二氧化碳，还会消耗二氧化碳，符合国家双碳和绿色环保战略规划。

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洁净煤技术

2023年第04期

274

426
化学渗透脱挥发分模型在碳基固体原料热化学转化领域应用进展

作者(Author)：郭伟, 杨盼曦, 俞尊义, 高琨, 王晶, 张杰, 党敏辉, 杨伯伦, 吴志强

摘要：化学渗透脱挥发分模型（Chemical Percolation Devolatilization, CPD）用于快速升温条件下煤炭脱挥发分的模拟，可以预测不同煤种热解过程中焦油、半焦和轻质气体的实时产率。模型基于晶格模型构建煤炭化学结构，具有煤种适用性广、输入参数少的特点，得到广泛关注。首先介绍了CPD模型的发展历程、煤炭模型构建方法和热解反应路径假设与动力学参数计算等，进而综述了CPD模型在煤炭、油页岩和生物质等碳基固体原料热化学转化领域的应用进展。为提高CPD模型在煤炭热转化领域的准确性和适用性，我国学者根据中国煤种结构分析建立了更准确的晶格参数计算方法。通过改进CPD模型中热解反应路径并修正动力学参数使模型更接近真实热解过程，通过对煤颗粒内部温度梯度分布修正及算法改进使得模拟更接近实际热解工况。在油页岩热转化方面，相关学者从油页岩中干酪根化学结构出发，结合油页岩热解特性建立了用于描述其热转化的CPD模型。通过分析生物质的结构特点和反应特性建立了生物质CPD模型，并从化学结构、热解反应路径以及动力学参数等方面进行改进来扩展模型的适用性。CPD模型虽然已得到了广泛应用，但根据煤炭元素分析和工业分析获得拟合参数适用的煤种范围较窄，准确性有待提高，需要进一步通过化学结构表征的方法建立更准确的碳基固体原料结构模型。CPD模型对热解反应过程进行了较大简化，需要根据实际热解反应路径进行修正，包括考虑煤炭热解过程中的二次反应、焦油之间的偶联、反应中自由基变化等问题。现有的CPD模型未考虑煤炭地下热转化过程的应力作用，需要从力-热耦合等复杂反应条件出发进行改进以提高模型的适用性。

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洁净煤技术

2023年第04期

237

131
专利视角下空气中直接捕集CO2技术发展分析

作者(Author)：邢伟, 徐汝隆, 高贺同, 段伦博

摘要：碳达峰和碳中和目标的提出为我国碳减排发展明确了方向，也对碳捕集技术未来发展提出了新要求。空气中直接捕集CO2作为新兴负碳排放技术是实现双碳目标的重要技术保障。专利作为技术信息的有效载体，是分析技术发展的重要工具，具有信息丰富完备、覆盖时间长、真实可靠等特征，更是学术期刊资源的重要补充。以直接空气捕集相关关键词进行检索，并基于国内外专利文献分析了空气中直接捕集CO2技术的发展历程，分析了空气直接捕集技术的专利申请数量，介绍了主要技术形式与改进措施。着重介绍了主要研究创新主体的关键专利技术，包括低成本高效吸附剂的改进，降低空气流通装置阻力的方法以及空气直接捕集系统与其他化学系统的耦合等。随着技术发展带来的降本增效以及碳交易市场与碳关税的建立形成，具有负碳潜力的空气直接捕集CO2技术将会得到更广泛关注。最后对我国空气直接捕集CO2技术未来发展方向进行展望。

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洁净煤技术

2023年第04期

228

358
燃煤电厂二氧化碳捕集利用与封存技术及工程应用

作者(Author)：顾永正, 王天堃, 黄艳, 赵瑞, 徐冬

摘要：我国是全球第一大碳排放国，燃煤发电作为最主要的碳排放源，迫切需要绿色低碳转型发展。系统梳理了全球碳减排发展趋势，以及国内外二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术的发展现状，重点开展了低能耗煤电CCUS工程创新实践，依托600 MW等级燃煤机组，于2021年6月25日建成并投运国内最大规模的15万t/a燃烧后CO2捕集-驱油/封存全流程示范工程。结果表明：CCUS示范装置由洗涤、捕集、压缩、干燥、液化、储存装车6个单元组成，创新开发了新型复合胺吸收新技术，率先应用了增强型改性塑料填料、汽提式降膜再沸器等新设备，首创形成了“级间冷却+分流解吸+机械式蒸汽再压缩闪蒸”高效节能新工艺；168 h试运期间，CCUS示范装置各单元在不同负荷（50%～100%）下运行稳定，连续产出纯度99.5%的工业级液态CO2，产品参数在-16～-21 ℃、2.0 MPa 左右，满负荷时CO2产量>18.75 t/h，实现了低浓度（体积分数11%～15%）、大流量（约10万m3/h）燃煤烟气CO2捕集率>90%、再生能耗<2.4 GJ/t（以CO2计）的重大突破，整体性能指标达到国际领先水平，为保障我国煤电应对2060碳达峰碳中和目标提供技术可行、经济合理的科技支撑。

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洁净煤技术

2023年第04期

378

374
集成供冷的燃煤电厂碳捕集､封存系统优化分析

作者(Author)：陈扬, 吴烨, 刘兴, 刘冬

摘要：利用碳捕集、封存系统（CCS）减排燃煤电厂CO2是碳中和必经之路，但目前较高的碳捕集、封存成本限制了该技术的发展和应用。针对某300 MW燃煤机组，利用Aspen Plus模拟软件提出并搭建了基于碱金属基干法碳捕集、封存耦合供冷系统，利用凝结水循环进行深度耦合，达到回收CO2压缩封存过程中冷量的目的，有效降低碳捕集成本。在不耦合供冷过程的情况下，通过回收CO2吸附过程释放的反应热，降低碳捕集系统单位耗电量至413.79 kWh/t（以CO2计，下同）；此时CO2压缩封存过程能耗仍巨大。为此，在上述碳捕集封存系统进一步耦合供冷机组。通过模拟计算可得集成后新系统降低了CO2压缩程度，此时加压封存过程的单位耗电量降至247.54 kWh/t，降低了2.3%，CO2捕集封存总运行成本进一步降低33.77%。此外，供冷机组的引入还会降低额外投资成本，如通过提高CO2吸附床内的换热温差，减少受热面布置量和吸附剂装载量，从而减少吸附床尺寸，优化效果明显。上述工作为CO2捕集、封存技术推广和应用提供支撑，拓宽了CO2的利用途径。

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洁净煤技术

2023年第04期

384

349