燃煤电厂CO2捕集分离技术研究现状及其展望

CO2捕集技术是实现我国燃煤电厂CO2减排最为直接有效的手段.结合国内燃煤电站CO2捕集研究现状和示范项目状况,介绍了燃煤电厂CO2捕集的3种主要技术路线,综述了吸收法、吸附法和膜分离3种国际上主要的CO2分离技术机理,并就其各自的优缺点进行了比较,提出了现有分离方法应用于我国燃煤电厂需解决的问题.     

烟气CO2捕集工艺过程关键问题分析

CO2的减排越来越受到国际社会的关注,应用于火电厂的烟气CO2捕集技术是实现大规模降低火电厂CO2排放的主要手段之一,而捕集工艺是CO2捕集技术的基础。从工艺设计角度出发,简述了胺基吸收法的烟气预处理与捕集吸收工艺,分析了精脱硫、烟气冷却、吸收速率、电厂适应性、运行控制及节能工艺等因素对CO2捕集系统性能的影响,为火电厂烟气CO2大规模捕集的了工艺设计提供参考。     

二氧化碳的捕获和封存技术进展

人类活动产生的CO_2长期积累有可能对全球气候造成严重影响,通过CO_2捕获和封存(CCS)技术进行电厂脱碳是减少CO_2进入大气的一个重要切入点。电厂CO_2捕获技术路线分为燃烧前脱碳技术、燃烧后脱碳技术、纯氧燃烧技术以及化学链燃烧技术;CO_2捕获技术则主要有吸收法、吸附法和膜分离法等,其中膜分离法是最有发展潜力的技术。油气田、煤层田以及盐水层具有长期安全封存CO_2的能力,且有巨大的封存容量。     

未来"绿色煤电"的思考

中国的电力工业以燃煤发电为主，燃煤发电如何走出一条全面、协调、可持续发展的新型工业化道路是电力行业的重要课题。影响煤电可持续发展的主要因素是环境污染严重和煤电转化效率低。从满足未来电力可持续发展的角度看，现有的洁净煤发电技术在提高效率和减少污染物排放方面尚未达到未来“绿色煤电”的要求。通过分析，提出了未来“绿色煤电”的设想，它是以煤气化制氢和氢能发电为主、对CO2进行分离处理的煤基发电系统，可实现煤基发电的高效和近零排放。并描述了中国华能集团公司发展“绿色煤电”的初步规划。     

燃煤电厂烟气新型CO2吸收剂开发与工程应用

化学吸收法是目前燃煤电厂CO2捕集中最成熟和最具规模化应用潜力的技术,但该技术能耗和成本较高,吸收剂的革新是CO2捕集技术性能提升的关键之一。本文从电厂烟气特点出发,结合对有机醇胺类吸收剂不同单体特性的分析和比较,优化设计了混合胺吸收剂的配方,利用实验室气液反应平衡和反应焓一体化测试,筛选出优选配方HNC-5吸收剂,吸收反应焓较乙醇胺（MEA）低约20%,且吸收速率更快。真实烟气条件下1 000 t/a CO2捕集中试装置测试表明,HNC-5性能指标与实验室测试结果一致,CO2捕集率高于90%,而再生热耗较MEA降低20%左右。12万t/a CO2捕集示范系统连续运行结果表明,运行期间HNC-5再生热耗1 t CO2约2.8 GJ,1 t CO2捕集成本降低约63元,吸收剂使用寿命更长,更有利于提高捕集系统的可用性和可靠性。     

华能北京热电厂CO2捕集工业试验研究

我国首套电厂CO2捕集工业级示范系统已在华能北京热电厂建成并成功示范运行,证明该技术适合于在商业运行燃煤电厂进行捕碳。该文介绍了该系统的工业运行情况和试验结果。试验结果表明：前期钝化过程,吸收剂中的抗氧化剂和缓蚀剂,以及Fe3+浓度的变化在正常范围内;调试过程烟气在较大负荷下达到了设计要求;系统运行过程中CO2捕集效率为80%~85%,截至2009年1月底,已生产99.7%的CO2约900 t;运行过程中,由于电站系统负荷变化,使得烟气温度波动,导致系统的水失衡;研究提出并对比了进行水洗预处理和提高吸收塔出口温度2种解决方案,发现采用预处理脱水能获得更低的蒸汽消耗,但却需要提供额外的动力和冷却水。     

火电厂CO2捕集及资源化技术

温室气体CO2的减排问题已经引起了国际社会的极大关注。针对于CO2的集中排放源,介绍了火力发电厂各种CO2分离捕集技术的发展现状。直接从火力发电厂的烟气中分离并捕集CO2,然后对其进行储存或加以利用,是目前控制和减缓温室气体排放的重要措施之一。基于经济可行性,还介绍了包括EOR在内的各种CO2资源化技术,并展望了CO2减排技术的发展前景。     

燃煤电站CO_2捕集技术研究现状及前景展望

由CO2等温室气体引发的温室效应对全球环境造成了显著影响,这使得CO2捕集和储存技术受到了越来越多的重视。燃煤电厂是CO2重要的排放源,同时也是将来CO2捕集技术的主要应用对象。本文介绍了4种主要的燃煤电厂CO2捕集技术,包括燃烧前脱碳技术、燃烧后CO2捕集技术、富氧燃烧技术和化学链燃烧技术,分析了这些技术各自的优势和亟待解决的问题,并从经济性、先进性和成熟度3个方面对这些技术进行了比较,最后对我国CO2捕集技术发展前景进行了展望。     

基于煤炭洗选工艺的火电厂CO2减排潜力分析

考虑从煤炭购买、洗选到发电过程及后续污染物处理的火电生产流程,建立了以最小发电成本为目标的火电企业CO2排放控制模型.以某火力发电厂为例,依据该厂逐月生产运行数据,污染处理及CO2减排控制能耗,核算了火力发电全流程不同环节的CO2排放量.采用情景分析方法对不同碳捕集技术下的发电成本及CO2排放量进行对比分析,结果表明：该火电厂燃煤发电所排放的CO2占其全部CO2排放量的96.00％,洗煤排放的CO2仅占0.38％,污染物处理间接和直接排放的CO2占3.62％.当采用吸收分离法、膜分离法和物理吸附法进行CO2捕集时,分别可以减少71.60％、76.47％和86.06％的CO2排放,发电成本则依次增加31.16％、41.52％和79.44％.     

CO2捕获技术方案选择

随着温室气体对全球气候的影响日益显现, 电厂CO2 的减排已引起世界广泛关注。文章主要介绍了3 种CO2 捕获技术: 燃烧前捕获、纯氧燃烧、燃烧后捕获, 并介绍了其工艺流程。     

具有CO2负排放的风电高温储能系统模拟

风能的反调峰特性使得弃风现象较为严重。针对该情况,提出了CaO高温储能耦合生物质发电厂消纳风电的方法,有望实现风电的规模化储存和CO2负排放,并构建了CaO储能耦合生物质发电并捕集CO2的系统模型;此外,基于Aspen Plus软件平台对系统的热力性能进行了模拟,分析了碳酸化炉接入位置对系统储电效率和CO2捕集量的影响。同时,结合对碳酸化炉和CaCO3煅烧炉的灵敏度分析,得到了最佳工作条件下的集成系统储电效率和消纳单位风电的CO2捕集量。     

粉煤电厂CO2捕获前烟气杂质清除的经济性设计

电厂CO2 捕获前需进行烟气杂质的清除, 文章将介绍用于CO2 捕获前烟气处理的新工艺, 主要包括采用镁基技术、氨基技术进行烟气处理。镁基技术常用的有: 湿式涤气工艺和干式涤气工艺; 氨基技术常用的有Powerspan 工艺、Marsulex 和IAEA 工艺等。     

低碳排放燃煤电厂的开发和未来趋势

随着科学技术的发展和环保要求不断严格, 控制CO2 排放量已经是电力工业不可回避的课题。国外在此项研究和应用上已经走在我国前面。建设带CO2 捕集和封存(CCS)的低碳排放燃煤电厂, 是继续发展燃煤电厂所必须面对的课题。     

当前我国燃煤火电机组降低CO2排放的途径

从我国的能源结构和CO2排放及气候变化的现实出发,分析了我国燃煤火电技术的发展方向,即在不可能短期内改变我国能源和电源结构的情况下,我国火电应当怎样应对减排CO2的压力和挑战。虽然现在正在开发的碳捕获和封存技术（carbon capture and storage,CCS）有可能达到CO2接近零排放,但在CCS技术能够得到大规模推广应用之前的一个相当长的时期,目前最可行、经济、可靠的燃煤机组CO2减排的途径是坚持“上大压小”政策大力发展大容量高效率超临界/超超临界机组,通过技术创新提高现有火电厂效率,提高现有600 ℃超超临界机组的净效率,开发先进的37.5 MPa/700 ℃/720 ℃/720 ℃双再热机组,将1 000~1 500 MW超超临界机组净效率提高至53%以上。     

浸渍法制备的固态胺CO2吸附剂吸附性能

控制和减缓化石燃料电厂的CO2排放对于缓解大气中CO2浓度的持续上升具有重要意义.作为一种燃烧后CO2捕集技术,固体CO2吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在CO2减排领域有着广泛的应用前景.介绍浸渍法制备的固态有机胺吸附剂对CO2的吸附性能,着重介绍载体性质、有机胺负载量、温度和烟气含水量等因素对固态胺吸附剂吸附性能的影响,并对其机理进行了分析.此外,对比了不同固态胺吸附剂在75℃下对CO2的吸附能力.分析认为,相对于其他类型的CO2固体吸附剂,固态胺吸附剂较适用于从高温湿烟气中捕集CO2.     

燃煤电站3000～5000t/a CO2捕集示范装置工艺及关键设备

伴随着二氧化碳（CO2）排放对全球气候变化的影响,发展经济有效的CO2捕集技术迫在眉睫。燃煤电站CO2排放量占我国排放总量接近60%,并且近期有继续增加的趋势。尽管燃煤发电领域的新技术,如联合循环等,具有高效脱除CO2的优势,但是市场占有量小,技术不成熟。由于我国能源结构长期以燃煤发电为主,决定了我国CO2减排工作应该从燃煤电站展开。中国华能集团率先进行了燃煤烟气CO2捕集技术研发,并在华能北京热电厂建立了我国第一套燃煤电站烟气CO2捕集示范装置。该套装置的建成和各项指标试验的进行将为我国大规模推广电站CO2捕集奠定基础。     

煤气化制氢及氢能发电试验系统

氢能是一种高效洁净、理想的、极有前途的二次能源。“绿色煤电”计划将建立2MW的氢能试验系统,进行煤气变换制氢、氢能发电、CO_2利用的试验研究。介绍2MW氢能发电试验系统的设计方案:煤气化工艺采用西安热工院的两段式干煤粉加压气化技术,CO变换工艺采用中温耐硫变换工艺,脱碳工艺经比较采用变压吸附工艺,提纯的氢气用于高温燃料电池发电和氢燃气轮机的燃烧试验,CO_2作为商品销售。煤气变换提纯后CO_2体积分数小于0.2%,H_2体积分数大于99%,燃料电池发电效率达60%以上,系统CO_2达到零排放。煤制氢及氢能利用技术具有广阔的应用前景。     

燃煤烟气全流程CCUS系统的技术经济分析

燃煤电站全流程CO₂捕集、利用与封存（CCUS）装置各个环节选用合适的技术决定其经济性,采用逐项比较的方法,确定出在不同条件下CO₂捕集、压缩、输送及驱油各个不同工段应采用的工艺技术,然后分别从建设投资与运行成本角度分析了各个工段的影响因素并有针对性地提出优化措施,并对3个100万t/a相同规模的不同地址燃煤电厂与不同位置油田驱块的组合方案进行了经济性评价。结果表明,CO₂输送距离是建设总成本的主要影响因素,而中长期CO₂公用输送管网的规划完善将弥补CO₂平均输送距离带来的成本增加。     

中国火电大气污染防治现状及挑战

在对中国火电厂大气污染物排放标准的发展历程进行回顾与总结的基础上,分析不同阶段排放标准或要求对中国燃煤电厂大气污染控制技术发展的推动作用及其产生的环境效果,特别是超低排放。目前中国火电行业大气污染物控制处于超低排放阶段,燃煤电厂大气污染防治技术处于国际领先水平,烟尘、SO₂、NO_x三大常规污染物排放浓度实现了燃煤发电与燃气发电基本同等清洁。尽管如此,中国火电环保在CO₂控制、常规大气污染物进一步减排、湿法脱硫对生态环境的影响、危险废物废弃脱硝催化剂的处置、非常规污染物的控制、烟气治理设施的运行优化等方面仍然面临诸多挑战,提出了需要研发的重点领域及相应目标。     

冷冻氨法捕集CO2技术及工程应用

CO₂减排已成为全球面临的重大挑战。介绍了冷冻氨法捕集CO₂技术的反应原理和工艺过程,讨论了影响吸收反应的主要因素及变化范围,对冷冻氨法和乙醇胺法进行了技术经济比较,给出了冷冻氨法技术在火力发电厂的工程应用状况和前景。