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《洁净煤技术》首发文章推荐—CCUS

来源：洁净煤技术

行业视野: 洁净煤技术
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专家; 10篇
论文; 1488IP
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燃煤电厂大规模碳捕集、封存耦合供冷的系统建模和优化：降低碳捕集成本新思路

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是碳中和必经之路之一，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，本文利用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压缩封存过程中的冷量的目的，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，降低了碳捕集系统的单位耗电量至413.79 kWh/tCO2；此时CO2压缩封存过程能耗仍然巨大。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，可得集成后的新系统降低了CO2的压缩程度，此时加压封存过程的单位耗电量降低至247.54 kWh/tCO2，降低了2.3%，从而使得将CO2捕集封存总的运行成本进一步降低了33.77%。此外，供冷机组的引入，还会产生额外的投资成本降低，例如通过提高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。因此，上述工作为二氧化碳捕集封存技术的推广和应用提供重要的支撑，同时也拓宽了CO2利用的途径。

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纤维素在铁基载氧体作用下化学链解聚机理的实验和ReaxFF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：本工作基于热重分析实验、反应动力学模型计算和ReaxFFMD模拟的综合技术手段系统研究生物质中主要组成成分之一纤维素的化学链燃烧过程和反应机理。重点揭示化学链燃烧复杂环境界面条件下纤维素的反应特征、动力学机制和微观反应网络。通过热重分析揭示了纤维素在化学链燃烧三个不同阶段中的热失重和反应行为。基于FWO和KAS两种无模型积分法描述了纤维素热转化反应过程中不同转化率和反应阶段对活化能的影响，计算获得不同转化率下活化能为220～405 kJ/mol。通过分子模拟技术对化学链燃烧过程的微观动态演化过程进行讨论，获得了载氧体作用下纤维素大分子解聚和CO2释放的复杂反应网络。

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碱性固废CO2矿化利用技术工程应用进展

作者(Author)：郑旭帆, 黄艳, 徐冬, 杨亚利, 余学海, 王亮, 刘永平, 李建新, 赵瑞

摘要：随着全球碳排放问题日益严重，CO2矿化技术成为应对气候变化的有效手段之一。首先提出了碳排放和气候变化的背景，指出CO2矿化技术在工业体系碳排放问题中的重要性。随后，介绍了CO2矿化技术的基本原理，包括控制CO2吸收速率的三个主要步骤和分子扩散的四种主要阻力。接着，针对矿化技术路线，从直接法和间接法方面分别介绍技术路线目前发展现状，优缺点及技术瓶颈，直接法的优点是工艺路线简单，不需加入添加剂，缺点是矿化产品中碳酸盐和杂质分离困难，造成产品利用困难，技术瓶颈在于研发高效矿化反应器及打通产品规模化应用路线，间接法的优点是可生产纯碳酸钙产品，产品价值较高，缺点是工艺复杂，消耗浸出剂，需增加额外废水、尾气处理工序，技术瓶颈在于实现浸出剂的高效循环利用，降低浸出剂消耗，并实现无害化废水废气处理。然后介绍了技术路线对应的工程示范项目，如CO2矿化养护混凝土制砖、粉煤灰矿化、电石渣矿化等，介绍了这些项目的工艺路线等基本情况，概述了项目产能、投资和目前推进情况，并对每种技术方案进行优缺点，规模化应用前景及存在问题进行论述。最后，提出了技术路线选择的适应性分析，强调了技术成熟度、应用场景匹配度、矿化产品经济性和工艺的能耗与环保性四方面的重要因素，展望了该技术推广应用的前景与挑战。对于碱性固废CO2矿化技术的工程应用进展进行了详尽的概述，为碱性固废CO2矿化技术大规模应用推广提供借鉴。

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燃煤电厂运行全过程的碳排放全生命周期评价与预测

作者(Author)：熊子文, 王浩, 李文瑞, 沈霖芝, 杜朝辉, 张振, 吴昊, 杨宏旻

摘要：在低碳发展的大背景下，对燃煤发电厂产生的碳排放进行核算与预测有助于分析各个环节的排放情况从而减少碳排放。研究基于全生命周期评价理论和燃煤电厂运行流程构建碳排放全生命周期核算模型，并结合某600MW机组实际运行情况进行分析，最后基于多源碳排放数据利用机器学习技术进行预测和分析。核算结果表明，煤炭开发利用的全生命周期内锅炉燃烧产生的排放占总排放的80.1%，是电厂碳排放的主体，燃煤机组的发电、供电碳排放强度与负荷率呈负相关。在多种算法比较分析下，梯度下降法得到的预测值与理论值的拟合效果更好，相关系数高达0.961，产生的误差明显较小。通过机器学习进行碳排放预测可以准确分析各类数据之间的相关性，发展前景广阔。

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考虑煤电CCUS规模化发展的电力转型路径优化

作者(Author)：蔡斌, 秦恺承, 杨明煜, 薛禹胜, 裴飞, 李铖炜, 陈绎弛

摘要：碳捕集、利用与封存（Carbon capture， utilization and storage， CCUS）技术是煤电低碳化发展的重要途径之一，煤电CCUS的规模化发展是电力低碳转型的关键措施之一。本文基于计及煤电CCUS的电力转型技术-经济-排放仿真模型，在给定的参数条件下对不同的煤电发展路径进行仿真，评估了不同煤电CCUS发展规模下电力转型路径的电力、排放与经济类指标，以总经济代价最小为目标函数比选了最优煤电CCUS发展路径。结果表明：煤电CCUS与新能源的协同发展有潜力降低电力低碳转型的总经济代价；在电力转型优化中不应将某个年份后不再新建煤电作为约束条件，应在给定的参数条件下优化煤电CCUS发展路径并分析其对相关参数的敏感性，并强调应及时根据最新的参数条件更新路径优化结果。

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二氧化碳利用产业发展技术路线研究：以宁夏为例

作者(Author)：刘硕, 张志璐, 高志豪, 夏菖佑, 叶知远, 梁希

摘要：二氧化碳资源化利用是促进循环经济发展和碳减排的关键技术，也是实现碳中和的重要途径。宁夏是全国首个开展区域碳利用产业规划研究的省份。本文总结和提炼了宁夏在探索二氧化碳利用技术路线和产业规划方面的经验，构建了碳利用技术评价指标体系，旨在为其他地区开展碳利用产业规划提供借鉴。调研显示，多项碳利用技术已经进入中试、示范和商业化阶段，部分技术已初步具备经济效益，产业化布局时机接近成熟。在进行区域碳利用产业布局研究时，技术成熟度、产业契合度、经济效益和减排潜力是重要考虑因素。研究结果表明，二氧化碳强化采油、二氧化碳加氢制甲醇、二氧化碳合成碳酸二甲酯、二氧化碳矿化养护混凝土、钢渣固碳以及微藻固碳等技术在综合评价中表现突出，建议宁夏优先发展；二氧化碳合成异氰酸酯、电石渣和磷石膏固碳，以及二氧化碳气肥利用等技术表现良好，建议通过试点示范方式开展前沿技术探索和储备。

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贵州六枝煤与CuFeMnO4复合氧载体化学链燃烧时硫演化特性研究

作者(Author)：李炜光, 丁宁, 林德顺, 王梦家, 屈鑫鑫, 姚丹毅, 郝帅, 王保文

摘要：煤中黄铁矿硫含量较高，直接用于煤化学链燃烧，迁移复杂、造成诸多不利影响，需予以重点关注。选取贵州六枝煤(LZ)，对其进行酸洗脱灰及定向去除黄铁矿硫后、再添加定量黄铁矿模型化合物作为燃料(LZ-DP+FeS2)，自制CuFeMnO4复合氧载体，在双温管式炉中，对二者在不同温度下反应时氧的传递、硫的演化及交互作用加以系统研究。结果显示，Mn的掺杂有效增强CuFeMnO4中Fe3+的还原、氧的传递及其反应活性；LZ-DP+FeS2煤单独热解时其中黄铁矿硫演化复杂并产生H2S、SO2、COS和CS2等不同气相硫组分，而加入定量CuFeMnO4时先后分解释放O2并传递其中晶格氧，使各类气相硫在高温下被充分氧化形成更多的SO2。多次循环实验显示，CuFeMnO4在保持良好再生能力的同时，定向固硫能力增强，在煤化学链燃烧中具有极大的应用潜力。

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二氧化碳矿化养护全固废轻骨料试验研究

作者(Author)：邹祥波, 陈公达, 饶睦敏, 王涛, 赵微, 连有江

摘要：针对传统骨料密度高、强度低的问题，为实现工业固废和捕集后CO2的资源化利用，以高炉渣和粉煤灰为原料，研究了固废配比、剩余水固比、养护压力对轻骨料的筒压强度、固碳率以及堆积密度的影响，从而获得了初步的配方和养护制度，结果表明，粉煤灰从0%增加到60%的过程中堆积密度迅速从1016 kg/m3下降到883 kg/m3，下降了13%，继续增加粉煤灰含量，堆积密度变化不显著，而筒压强度与固碳率均呈现先升高后降低的趋势；通过调整剩余水固比与养护压力，发现存在最佳剩余水固比(0.15)与养护压力(0.1 MPa)使骨料获得最佳的筒压强度；固碳率随着剩余水固比增加而下降，随着养护压力上升而增加。在此基础上研究了氢氧化钠、氢氧化钙、水玻璃三种不同的碱激发剂对轻骨料样品在矿化养护条件下的作用以及影响，结果表明，5%的氢氧化钙对筒压强度性能的提升最优(7.6 MPa)，并能显著改善材料的固碳率(5.09%)。通过XRD和SEM分析得出，主要矿化产物为碳酸钙，并以方解石的形态存在，较高的养护压力易导致产物界面出现细微裂缝；通过MIP分析可知，矿化产物对小于100 nm的孔隙有填充作用，由于矿化反应前期放热造成产物的体积膨胀使得大于1000 nm的孔隙增多，孔隙率的变化表明矿化对微孔结构的巨大改善，解释了矿化提升强度的机理。

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