燃煤电厂CCUS技术与应用进展

在“双碳”目标背景下,我国大规模开展产业化CCUS技术示范应用,可为碳减排目标的实现提供重要支撑,对服务国家战略和经济社会绿色发展意义重大。燃煤电厂是CO₂重要的排放源,同时也是CCUS的主要应用对象。介绍了燃煤电厂二氧化碳捕集、利用和封存技术(CCUS)的每个工艺环节以及国内外CCUS技术的应用进展情况,包括不同地区不同年份CCUS示范项目的CO₂捕集能力、CO₂去向等,并对当前燃煤电厂CCUS技术进行了总结。     

燃煤电厂C02捕集技术与经济分析

随着全球CO2排放量的逐年递增,气候变化和CO2减排问题已经引起了世界性的关注。电厂CO2捕集技术研究也成了热点。主要对国内外燃煤电厂CO2捕集技术与经济分析作了综述,并对我国现运行的燃煤电厂碳捕集示范装置进行简要的技术与经济分析。     

燃煤电厂烟气中二氧化碳的减排技术

由于CO2等温室气体引发的温室效应对全球生态环境和社会经济发展造成了显著影响,使得CO2减排受到了国际社会的密切关注。文章针对CO2的集中排放源,介绍燃煤电厂烟气中CO2减排技术路线和目前国际上常用的CO2捕集分离技术,最后分析和展望CO2捕集分离技术的发展前景。     

离子电解质电化学还原CO_2行为研究

本文通过简单的亲核加成制备出一种新型的离子电解质—1-二乙二醇甲醚基-3-甲基咪唑甘氨酸盐,并对其电化学CO2转化为CO行为进行了研究。研究结果表明,样品可以在较低过电位下实现CO2到CO的转化,并且样品可以重复使用,电化学还原性能不会明显降低。     

集成供冷的燃煤电厂碳捕集、封存系统优化分析

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...     

双碳目标下燃煤电厂碳计量方法研究进展

碳计量是碳交易市场稳定发展的基石,是国家制定碳减排政策的数据依据。燃煤电厂作为我国最大的碳排放源之一,准确量化燃煤电厂碳排放量对我国双碳目标的达成具有重要意义。首先,介绍了国内外碳核算标准及相关政策,欧美等发达国家发展较早,初步形成了各自的碳排放计量方法体系。美国火电厂主要采用实测法核算碳排放量,将相关技术标准和规范写入法规,规定25 MW以上燃煤机组必须采用实测法并上交温室气体强制性报告;欧盟目前的碳计量采用核算法和实测法并行,根据电厂碳排放量划分层级并规定不确定度要求,同时欧盟的碳交易市场发展迅速,为其他国家碳交易市场建设提供参考。相比欧美等发达国家,我国目前尚缺少完整的碳核算体系,实测法处于初步发展阶段,缺少碳核算数据库,标准体系有待完善。其次,基于核算法和实测法分别介绍了目前燃煤电厂碳计量的排放因子法、物料衡算法、实测法、生命周期法和模型法的发展现状,并对其优缺点和适用范围进行总结。排放因子法应用范围最广,计算过程较简单,但直接运用IPCC指南的排放因子缺省值计算我国燃煤电厂碳排放误差较大;物料衡算法利用碳平衡计算燃煤电厂碳排放量,但计算中间过程较多,需完整数据才可获得准确的碳...     

我国燃煤电厂烟气脱硫技术进展

我国燃煤电厂烟气脱硫的环保需要极广阔的市场,对国内目前应用的烟气脱硫技术特点及国产化程度作了概括,指出目前电厂脱硫存在的一些问题并提出建议。     

电化学催化还原水中硝酸根研究综述

综述了近年来,随着社会生产和人类活动的快速发展,大量硝酸盐进入水体造成污染,对生态环境和人类健康构成巨大威胁。电化学催化还原水体硝酸根(NO^-_3)技术通过外加电源提供自由电子,在催化剂表面将NO-_3)技术通过外加电源提供自由电子,在催化剂表面将NO^-_3转化为N_2溢出,实现无害化脱氮的目的,具有处理效率高、无污泥产出、反应条件温和、操作方便、二次污染小等优点,被认为是一种应用前景较优的污染修复技术和水质安全保障技术。文章将着重介绍电催化还原NO-_3转化为N_2溢出,实现无害化脱氮的目的,具有处理效率高、无污泥产出、反应条件温和、操作方便、二次污染小等优点,被认为是一种应用前景较优的污染修复技术和水质安全保障技术。文章将着重介绍电催化还原NO^-_3反应机制和反应路径,综述当前高效催化剂的研发现状,阐明影响NO-_3反应机制和反应路径,综述当前高效催化剂的研发现状,阐明影响NO^-_3还原反应效率的反应条件,以期为该技术中选择合适的电极材料和最佳的反应条件提供理论指导。     

离子液体中电化学还原CO2研究评述与展望

近百年来,伴随着矿石燃料的大量消耗,CO₂的排放量剧增,引发了全球性的生态环境和社会问题。CO₂同时也是廉价且可再生的碳资源,可作为生产醇、醚、酸、酯等重要化工品的原料。在众多吸引力十足的CO₂利用路线中,作为清洁、可控的反应过程,电化学还原固定CO₂技术在温和条件下生产化学品方面具有独特的优势。离子液体以其特有的性质被广泛用于电化学还原CO₂过程,本文对目前国内外离子液体介质中电化学还原CO₂的研究现状进行了综述,介绍了离子液体介质中电化学还原CO₂的主要反应及基本原理;针对离子液体对CO₂高效活化和转化等关键科学问题进行深入探讨,提出新型功能化离子液体的应用将成为CO₂电化学还原领域的发展方向和热点。     

微藻生物固碳法在煤电碳减排应用的研究进展

概述了煤电碳排放及烟气碳减排技术发展现状,从藻种选育、光反应器开发、产业化模式探索三方面阐述了微藻固碳技术的研究进展,分析对比了平板式、管式、垂直柱式光生物反应器的工程化应用的适用性,进一步探讨了耦合烟气减排、污水处理、微藻能源和藻体大宗产品的微藻商业化减排模式,展望微藻固碳在煤电减排工程化应用中广阔的前景。     

袋式除尘器的发展及其在燃煤电厂中的应用

在比较国内外烟尘排放标准的基础上,综述中国袋式除尘技术的发展过程。通过对袋式除尘器特点分析,介绍袋式除尘器在燃煤电厂的应用,提出了袋式除尘器在应用中存在的一些问题。     

燃煤电厂废旧SCR脱硝催化剂中TiO2载体的回收与再利用

以燃煤电厂废弃SCR脱硝催化剂为研究对象,考察了浸出时间、温度、液固比和NaOH浓度对碱浸过程Al、Si、V、W、Ti等元素浸出率以及浸出渣比表面积、孔容的影响。结果表明,碱浸的最优工艺条件为反应时间180 min、温度160℃、液固比15 ml·g^-1、NaOH浓度2.5 mol·L^-1。在最优工艺条件下得到的浸出渣主要成分为锐钛矿型TiO₂,经稀硫酸洗涤后作为载体,通过负载与新鲜催化剂相同含量的WO₃和V₂O₅,制备了V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。对催化剂进行脱硝活性评价,结果表明,再生载体制备的催化剂脱硝活性恢复至新鲜催化剂水平,300℃时NO转化率达到97.8%,且具有良好的抗硫抗水性。     

NOx低温选择性催化还原催化剂研究进展

催化剂是选择性催化还原脱硝技术的核心,其催化性能直接关系到脱硝效果的好坏。本文介绍了该领域新开发的贵金属、金属氧化物、分子筛、碳基催化剂等低温脱硝体系及其最新研究进展。对碳纳米材料催化剂和新型杂多酸催化剂等新成果作了介绍,并且对今后的研究方向作了展望。     

燃煤电厂白色烟羽控制研究进展

部分地方政府出台政策要求燃煤电厂进行白色烟羽的控制,引发广泛关注。为深化白色烟羽控制研究,本文介绍了白色烟羽形成及消除机理,概述了白色烟羽控制技术,包括烟气加热、烟气除水及烟气除水再热,其中水媒式GGH、冷凝器、浆液冷却技术应用最多。进一步,对控制技术进行总结,指出现有控制技术具有一定的局限性,只能在特定环境条件下完全消除白色烟羽。以满足政策要求和环境条件为基础,兼顾技术局限性、工程实际及经济性,提出了技术选择的路线。此外,对环境影响进行了分析,指出白色烟羽控制的环境效益不明显。最后,对白色烟羽控制进行了预测,指出白色烟羽控制需灵活化、差异化、区域化,避免强制化、一致化、全面化。     

Response surface modeling and optimization of electrodialysis for reclamation of RO concentrates in coal-fired power plants

ABSTRACT

Response surface methodology was employed to model and optimize the electrodialysis process for Reverse osmosis concentrate (ROC) reclamation in coal-fired power plants. Predictive models were developed for simulation of different input parameters and responses of ED process. The model for responses was statistically verified by analysis of variance which generated a high coefficient of determination value. Moreover, regression analysis showed a good repeatability and agreement of the experimental data to a quadratic model. The optimum operating parameters were found to be 5.9 V of operational voltage, 1.19 m/s of flow rate and 74 min of time. And the corresponding energy consumption and desalination rate were 0.11 Wh/L and 75.3%, respectively.     

燃煤电厂逃逸氨迁移转化特性研究进展

我国燃煤电厂实施超低排放改造后,逃逸氨超标现象日渐凸显。过大的逃逸氨给烟气处理设施的正常运行和大气环境带来消极影响,逃逸氨的控制与排放已成为今后燃煤电厂大气污染防治方面的工作重点之一。本文分析了燃煤电厂逃逸氨的产生来源,综述了逃逸氨的排放特性,包括逃逸氨在各环保设施中的排放浓度和主要形态。分析了逃逸氨在脱硝及其下游烟气处理设施中的迁移转化,以及影响各烟气处理设施对逃逸氨捕集效率的因素。最后基于污染物排放因子研究现状,展望了未来燃煤电厂逃逸氨控制的研究方向有：推进燃煤电厂逃逸氨监测和排放标准的制定与落实,优化工艺条件促进现有烟气处理系统对逃逸氨的协同脱除作用,跟踪含氨副产物如粉煤灰、脱硫废水和石膏等在后续处理过程中的氨再释放情况。     

燃煤电厂可凝结颗粒物检测方法、排放特征及脱除技术研究进展

燃煤电厂排放的颗粒物分可过滤颗粒物（filterable particulate matter,FPM）和可凝结颗粒物（condensable particulate matter,CPM）。过去,人们对CPM的关注较少,但其对环境与人体具有危害。本文综述了CPM的检测方法,主要有撞击冷凝法和稀释冷凝法,开发在线及小型便携设备是CPM检测技术的发展方向。分析了燃煤电厂CPM的排放特征,CPM占燃煤电厂排放总颗粒物的比重较高,经超低排放改造后,CPM占比进一步提升,各燃煤电厂排放的CPM的组分差异较大。根据CPM的特性,未来对CPM控制技术的研究方向为冷凝、吸附、湿式电除尘等。最后基于当前CPM的研究现状,建议国家相关部门制定对燃煤电厂等固定污染源排放的CPM的检测标准并对实施超低排放改造的燃煤电厂建立源排放清单,对新建、处于环境敏感地带以及排烟带有明显“有色烟羽”现象的燃煤电厂,合理管控其CPM的排放。     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。     

NH4Cl辅助热解制备镍-氮-碳纳米管催化剂及其电还原CO2性能

二氧化碳（CO₂）的资源化利用是实现“碳达峰,碳中和”的重要手段。在众多CO₂转化技术当中,电催化CO₂还原反应因反应条件温和、工艺过程简单等优点,被认为是极具应用前景的减碳技术之一,其关键在于高效、高稳定性电催化剂的开发。过渡金属-氮-碳（M-N-C）材料是电还原CO₂生成CO的有效催化剂,针对其高温热解制备过程中活性金属原子容易聚集且氮原子流失严重,进而使得活性位密度降低,催化性能下降等问题,本文提出以双氰胺（DCDA）为碳源和氮源,以乙酰丙酮镍（Ni（acac）₂）为金属源,以氯化铵（NH₄Cl）为第二氮源和造孔剂,采用简单的NH₄Cl辅助热解-酸刻蚀的方法制备得到镍-氮-碳纳米管（Ni-N-CNTs）电还原CO₂催化剂,并详细考察NH₄Cl添加量对催化剂结构和催化性能的影响。表征结果表明：NH₄Cl的加入有利于催化剂纳米管状形貌和多级孔结构的生成,同时有利于催化剂中Ni-Nx （1.6%,摩尔分数）和pyridinic-N （1.75%,摩尔分数）物种含量的增加。一系列性能测试结果表明：催化剂的活性中心为Ni-Nx,同时pyridinic-N的存在也有利于催化性能的提高,当前体中NH₄Cl加入量与氮源和金属源总质量比为1∶1时,所得Ni-N-CNTs-1催化剂催化性能最好,在电压为-0.65 V （vs RHE）时,CO法拉第效率最高达92%,此时CO部分电流密度为8 mA·cm^-2。此外,该催化剂还表现出良好的催化稳定性,连续恒电位电解12 h,催化性能基本不变。该催化剂制备工艺简单,制备条件可控,研究结果可为高效M-N-C电还原CO₂催化剂的设计和制备提供一种切实有效的研究思路和方法。