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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; 3551IP
点击量; 3158次
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碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

作者(Author)：韩冰, 王子阳, 田相峰, 张克舫, 巩亮, 刘浩璇

摘要：化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径，但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段，现有研究大多以软件模拟优化该流程，存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足，以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础，对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO2热力学模型及MVR热泵设备数学模型，得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上，以最小等量解吸能耗为目标函数，对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果，在二次蒸汽压缩终压为140 kPa，贫富液换热器小端差为5 ℃时，对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明，最优闪蒸压力为109.2 kPa，捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t（以CO2计），相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明，节能方案总投资为708.28万元，年净收益523.55万元，收益净现值为3 449.2万元，投资动态回收期为1.5 a。

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洁净煤技术

2023年第04期

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电石渣直接湿法碳酸化固定CO2的反应特性

作者(Author)：孔啸, 赵传文, 孙健, 郭亚飞, 亓皓月, 卢平

摘要：碱性固废湿法碳酸化是一种矿化固定CO2的有效方式。为探究电石渣废弃物直接湿法碳酸化固定CO2的反应特性，基于高压反应釜试验装置，在常温环境下研究液固比（5～20）、碳酸化时间（0～4 h）和反应压力（0.1～1.0 MPa）对电石渣碳酸化速率和CO2固定能力的影响。结果表明，电石渣具备良好的CO2固定能力，1 h内整体碳酸化反应基本完成，CO2固定能力会随液固比和反应压力的增加而提升。反应时间4 h，最优工况（1 MPa、液固比20）下电石渣的CO2固定量达9.26 mmol/g，而在0.1 MPa、液固比5时，电石渣的CO2固定量仅3.58 mmol/g。电子扫描显微镜和热重分析证明了电石渣碳酸化反应后生成了大量CaCO3，且碳酸化产物的粒径显著减小。因此，在反应釜中常温加压条件下，电石渣直接液相碳酸化即具备较好的CO2固定能力和较高的碳酸化效率。本研究结果能为电石渣加速矿化固定CO2的技术应用提供基础理论支撑。

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洁净煤技术

2023年第04期

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铁基载氧体纤维素化学链解聚试验及分子模拟

作者(Author)：郭文倩, 蒙亮亮, 耿畅, 李娜, 吴舸, 张慧, 郭庆杰, 白红存

摘要：为探索纤维素在铁基载氧体作用下的化学链解聚机理及过程。通过热重分析试验研究不同升温速率下纤维素的化学链燃烧特性；通过化学反应动力学计算纤维素化学链燃烧过程中的活化能并揭示其动力学机制；利用ReaxFF MD模拟综合技术从微观原子尺度阐释纤维素化学链燃烧过程微观反应网络。热分析结果表明，铁基载氧体的加入可降低纤维素化学链解聚的起始温度，其释放的晶格氧有助于促进纤维素的化学链解聚。纤维素化学链燃烧过程分为3个阶段：挥发分析出燃烧、半焦转化燃烧和焦炭燃烧阶段。反应动力学研究显示，纤维素在热转化过程中不同转化率下的活化能为220～405 kJ/mol，其中第3个阶段的反应活化能最高。ReaxFF MD模拟结果显示，纤维素化学链燃烧过程整体遵循自由基链反应理论。纤维素裂解产生的活性自由基与载氧体释放的晶格氧反应生成2-羟基丙酮等中间体，然后进一步发生自由基反应生成CO2。最终获得了载氧体作用下纤维素化学链解聚过程中CO2生成释放的复杂反应网络。

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洁净煤技术

2023年第04期

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CO2矿化燃煤灰渣基加气混凝土配方研究

作者(Author)：胡达清, 罗旷, 张威, 李贺东, 王涛, 陈彪, 张力, 方梦祥

摘要：为实现燃煤固体废弃物和捕集后CO2的资源化利用，以煤基废弃物燃煤灰渣、脱硫石膏为主要原料，以矿渣为补充胶凝材料，研究了固废配比、矿化养护压力、矿化养护温度对加气混凝土抗压强度和CO2固定率的影响。通过XRD、SEM分析了不同矿化养护制度下的晶相结构和微观形貌，通过压汞法研究了不同养护工况对加气混凝土孔隙结构的影响。结果表明，合适的剩余水灰比有助于提高加气混凝土的CO2固定率和早期抗压强度；CO2养护压力由0.05 MPa上升至1.00 MPa时，加气混凝土的固碳率提高24.8%，抗压强度先上升后降低，养护压力在0.1 MPa时达到峰值；CO2养护温度由25 ℃上升至105 ℃时，加气混凝土固碳率和抗压强度先上升后下降，固碳率在45 ℃时达到最大值7.21%，抗压强度在65 ℃时达最大值3.53 MPa；通过XRD和SEM分析可知，主要矿化产物为碳酸钙，并以方解石和球霰石的形态存在，较高养护压力(≥0.2 MPa)易导致产物界面出现细微裂缝，而随养护温度升高，矿化产物与水化产物同时出现；通过MIP分析可知，矿化养护对加气混凝土孔隙的影响可分为两方面，一方面，粒径小的碳酸钙等产物可填充10～50 nm孔隙，另一方面，矿化放热及产物体积膨胀会导致30～60 μm孔隙增加，提高养护温度可优化微观结构，使孔隙分布更加均匀。

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洁净煤技术

2023年第04期

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还原温度对熔盐修饰Ni／MgO双功能材料CO2吸附-甲烷化一体化性能的影响机制

作者(Author)：宋菁, 郭本帅, 郭亚飞, 赵传文

摘要：CO2捕集-转化一体化是实现烟气CO2减排和洁净能源高效存储的重要策略，也是加速实现碳中和的关键负碳排放技术，而兼具高CO2吸附容量和催化活性的双功能材料构筑是关键。基于碱金属熔盐修饰Ni/MgO双功能材料CO2吸附-甲烷化的技术路径备受关注。碱金属熔盐的稳定性和Ni活性组分的还原是提升熔盐修饰Ni/MgO双功能材料CO2吸附-甲烷化性能的关键。构筑了NaNO3修饰Ni/MgO一体化双功能材料，考察了还原温度对其CO2吸附-甲烷化一体化性能的影响规律。结果表明，双功能材料中的碱金属熔盐在低温条件下(～300 ℃)可促进CO2和MgO溶解扩散，提升CO2吸附性能，而较高的温度(>340 ℃)导致CO2和MgO溶解扩散受阻，熔盐组分迁移覆盖活性位点，致使材料攒聚烧结和熔盐分解，造成其吸附性能衰减。还原温度提高有利于NiO还原，可提高CH4产量、CO2转化率和CH4选择性。10NaNO3-Ni/MgO双功能材料(NaNO3负载量为10%（质量分数）)在450 ℃还原后，CO2吸附容量和转化率分别为6.46 mmol/g和79.37%，CH4产量和选择性分别为0.85 mmol/g和96.27%。综合考虑还原温度对CO2吸附和甲烷化性能的影响，提出了高浓度H2低温还原的补偿策略，在维持碱金属熔盐稳定和CO2吸附性能的条件下提升双功能材料的甲烷化性能。

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洁净煤技术

2023年第04期

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