氧化钙基CO2吸收剂活化方式研究进展

基于煅烧/碳酸化反应的原理,利用氧化钙(CaO)基吸收剂捕集CO2工艺具有明显的技术优势和广阔的应用前景,被视为削减CO2排放的有效措施,然而高温烧结将明显降低吸收剂的CO2循环吸收效率。对CaO基吸收剂活化方式的研究现状进行综述,分析了人工合成、掺杂或负载、高温预处理、水/水蒸气水合4种主要活化方法的特点,并总结了最具应用潜力的CaO基吸收剂活化方式及研究趋势。结果表明,利用工业废弃物作为CO2吸收剂和采用碳酸化-煅烧再生-水蒸气活化3段反应耦合这两种活化方式具有明显优势。未来CaO基吸收剂活化方式的研究除考察CO2吸收容量外,吸收剂机械性能的评价也将作为后续活化方式的重点研究内容。     

NaOH溶液吸收CO2的试验研究

为了满足国际海事组织对船舶CO2排放的要求,建立了一种针对船舶尾气CO2的循环吸收系统,利用NaOH溶液吸收CO2.NaOH溶液完成第一步吸收反应后在第二步反应中被还原,从而可以循环利用.分析了初始反应温度、NaOH浓度及溶液中的Na2CO3对CO2吸收率的影响,并计算了循环反应中NaOH的再生率和CaO的过量系数.结果表明,CaO过量系数为1.2时对CO2固化效果最佳,此时NaOH溶液再生率达79.31％.研究表明,NaOH溶液吸收船舶尾气中CO2的循环系统效率高、成本低.     

斜坡地形CO2扩散规律相似试验研究

基于相似性原理,在不同坡度(0°、20°、30°、45°)及不同地面粗糙度(木质地面、土质地面)条件下进行了小尺寸的CO2泄漏试验,研究坡度和地面粗糙度对CO2泄漏扩散的影响,为全尺寸现场CO2泄漏试验提供参考。结果表明:坡度的存在对CO2扩散产生了较为明显的影响,坡度越大,斜坡上体积分数梯度越大,坡度小于20°时,对CO2扩散影响几乎无影响,坡度大于30°时,影响开始凸显;与无坡度的平面扩散相比,斜坡下方出现明显的CO2聚集区域,坡度越大,聚集现象越明显,体积分数分布越平均;地面粗糙度的增加使整体CO2体积分数有明显的上升,泄漏口附近(0.25 m)体积分数上升最为明显,整个泄漏场浓度分布更加平均,浓度梯度更小;此外,地面粗糙度的增加一定程度上抑制了泄漏过程的卷吸效应。     

膜吸收技术捕获CO2研究进展

传统的填料塔工艺有成熟和大规模应用的优势,但也存在诸多问题,膜吸收技术捕获CO2因其自身优势是一个值得关注的研究方向.简述了CO2捕获的主要技术路线,介绍了膜技术分离CO2的特点、优势,并详细介绍了膜吸收技术的最新研究进展,提出膜吸收技术当前需要解决的问题主要有膜的润湿性长期稳定性、溶剂的挥发性、膜和吸收剂的兼容性、SO2和O2等杂质的去除、膜的成本及经济性分析比较等.     

我国航空公司CO2排放强度比较及优化措施

采用政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出的方法测算了2005—2010年我国航空运输和典型航空公司CO2的排放量与排放强度。结果表明,我国航空运输和典型航空公司在CO2排放量显著上升的同时,其CO2排放强度却基本上呈逐年下降态势,而且民营航空公司春秋航空的CO2排放强度远低于东航股份等央企航空公司,也低于海航股份等地方航空公司。提出了通过提高客座率和载运率等降低吨千米油耗和优化CO2排放强度的若干措施。     

N2和CO2抑制煤燃烧火焰特性对比试验研究

为了研究N_2和CO_2气体灭火剂在抑制煤明火燃烧特性方面的不同,通过搭建受限空间煤明火燃烧试验,分别开展了11.97%、16.81%、20.76%的N_2和10.79%、14.89%、20.32%的CO_2作用下煤明火燃烧抑制试验。鉴于火焰表面积变化与热释放速率变化呈正相关,基于火焰图像分析法开展试验研究。试验过程中,首先,通过数码摄像仪记录不同体积分数惰性气体作用下煤燃烧火焰面积的变化,然后利用Matlab软件进行火焰图像特征提取和"对比度增强"预处理,消除图像记录过程中存在的噪声,以便于有效进行火焰目标识别;其次,基于"阈值法"原理,利用Image-Pro Plus软件对预处理过的火焰目标进行识别和计算,进而实时获得试验过程中火焰表面积;最后,使用小波变换理论对火焰表面积变化曲线进行消噪处理,以获得火焰表面积变化趋势及主要波动信息。结果表明,CO_2比N_2具有更好的熄灭煤明火燃烧的能力,CO_2作用下煤火火焰表面积呈现指数下降,而N_2作用下呈现直线下降,且CO_2的灭火时间比N_2缩短了25%以上。该试验结果明确了N_2和CO_2在熄灭煤明火特性上的不同,弥补了CO_2仅比N_2具有更好的抑爆特性的认识。     

航空运输业噪声、CO2和HC等环境外部成本测算模型研究

在分析航空运输业噪声等环境外部成本测算的国内外研究现状及发展动态的基础上,分别针对航空运输业噪声、CO2和HC等环境外部成本构建了测算模型。其中,噪声环境外部成本的测算模型基于HPM法构建,同时考虑了机场噪声"暴露-反应"关系;CO2和HC等环境外部成本分别根据IPCC方法和发动机排放数据库建立测算模型。     

生活垃圾焚烧飞灰无害化处理后浸出液中危险成分最高容许浓度研究

为提出生活垃圾焚烧飞灰无害化处理后浸出液中危害成分最高容许浓度的参考标准,对有代表性的生活垃圾焚烧飞灰无害化产品浸出液中的危害成分质量浓度进行了检测,并根据GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》及GB 8797—1996《污水综合排放标准》中规定的主要危险成分最高容许质量浓度配制不同溶液,通过小鼠急性经口毒性试验、鼠伤寒沙门氏菌/回复突变试验、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验及小鼠细胞染色体畸变试验,对生活垃圾焚烧飞灰无害化产品浸出液中危害成分可能达到最高容许质量浓度时的毒性进行了研究。结果表明,生活垃圾焚烧飞灰无害化产品浸出液中总铬质量浓度为0.032 mg/L,六价铬质量浓度为0.027 mg/L,钡质量浓度为0.64 mg/L,而铜、铅、镉等其他危险成分均未检出,危险成分质量浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》、GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》及GB8797—1996《污水综合排放标准》。根据相关标准配置的溶液各组毒理试验结果均为阴性。生活垃圾焚烧飞灰经无害化处理后浸出液毒性降低。为规范飞灰的资源化利用,提出生活垃圾焚烧飞灰无害化处理后浸出液中危险成分最高容许质量浓度可参考GB 16889—2008《生活垃圾填埋污染控制标准》或GB 8797—1996《污水综合排放标准》执行。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

钢铁行业不同二氧化碳排放核算方法比较及实例分析

系统梳理了政府间气候专门委员会(IPCC)及我国国家和地方层面(上海市、天津市)的钢铁行业碳核算方法,分析了方法特点、核算边界及排放因子的选择,并进行了实例分析。结果表明,IPCC核算方法较其他3种核算方法差异较大,而国家和地方层面方法学相差不大。IPCC核算方法主要用于国家层面温室气体排放清单计算,给出的排放因子具有全球普适性,但针对性和精确性较差;其他3种核算方法均为开展碳排放权交易服务,核算方法与核算边界相似,但对于排放因子与工业生产过程计算,因考虑到方法学的普适性,国家方法学较为全面,两地方方法学则更多考虑到当地钢铁行业的特点,碳核算具有区域特色,针对性较强。碳排放因子的选取是钢铁行业碳核算的重要影响因素,建议进一步细化碳排放因子,提高核算精确度。     

封存过程中CO2流体与煤中矿物作用关系研究进展

利用深部煤层封存二氧化碳(CO2),既能减排主要人为温室气体CO2,又能同步开采煤层气(主要成分为甲烷,即CH4)。在适宜CO2封存的含煤储层条件下,CO2属于超临界流体,其易与煤中部分无机矿物发生作用,进而改变煤的理化性质,最终影响煤层的CO2封存效果。为此,归纳了煤中易与CO2发生作用的矿物分布特征,分析了CO2与矿物间的作用规律及其对煤理化性质的影响,并指出了后续研究方向。结果表明,煤中易与CO2流体发生作用的无机矿物主要包括碳酸盐矿物和黏土矿物。上述矿物的分布与煤变质程度和沉积环境有关。在封存过程中,超临界CO2流体与煤中矿物间的作用会改变煤体孔隙结构、煤的CO2吸附能力和含煤储层渗透率。针对CO2与煤中矿物的作用关系,后续需开展以下研究:CO2流体与煤中矿物之间的微观作用机理;CO2流体与煤层顶底板中主要无机矿物的作用规律;实际储层条件(温度、压力和地应力等)对CO2与矿物之间作用关系的影响;CO2与矿物之间的相互作用对同步采收CH4的影响。     

几种典型木质地板材料的热重比较实验研究

利用Mettler-Toledo同步热分析仪对市场上利用率比较高的四种木质地板在不同程序控制升温,和不同气氛流量条件下的热解特性进行了研究.同时,为了更好地对地板材料的热解特性进行深入了解,以实木地板为例,验证了升温速率对热分解过程的影响.通过研究发现,四种地板样品的热解过程分为三个阶段,但每个阶段的峰值大小和峰面积各不相同.同时,气氛流量中氧气的参与使热解机理发生改变,反应时间提前,温度升高,热解速度加快.通过对比受热期间的TG、DTG和DSC曲线,确定失重范围,以及各成分的残炭百分比,可以得出四种地板材料试验成分的火灾危险性,即,实木地板的火灾危险性低于其它三种地板材料.     

基于烟气脱硫的碱式硫酸铝吸收剂Al3+含量测量试验

为了准确测量碱式硫酸铝溶液中Al3+质量浓度,以PAN为指示剂,用CuSO4标准溶液反滴定EDTA,分析得到4个干扰因素的优化测量条件.结果表明,碱式硫酸铝溶液中Ca2+对Al3+质量浓度测量无干扰,最佳稀释倍数应以待测液稀释后Al3+质量浓度在0.141 ～0.423 g/L为目标确定,EDTA最佳过量程度为50％ ～ 150％,Al3+与EDTA最佳配位应控制pH=3.42～3.91、煮沸3～5 min.误差分析表明,试验平均方法回收率为98.86％,Al3+质量浓度实测值较理论值相对误差范围为-0.47％ ～-0.33％,标准偏差为0.002 g/L,相对标准偏差(RSD)小于1％,试验结果准确可靠、数据稳定.以XO作指示剂、锌盐溶液为标准溶液返滴定对比试验表明,由于受到Al3对指示剂的封闭作用,滴定终点难以判断,实测值较理论值相对误差范围为-2.62％ ～ 3.42％,测量结果平均准确度降低2.156％.     

热电厂炉渣作为煤矿膏体充填材料的配比试验研究

为了寻求既满足充填工艺要求又能够降低成本的新型充填材料,通过一系列试验,研究了热电厂粉煤灰/炉渣比例、膏体质量浓度和水泥含量等因素对膏体充填材料性能的影响规律,据此确定了材料最优配比。结果表明:随着粉煤灰/炉渣比例的增加,坍落度、扩展度和充填体强度均呈现先较大幅度增加然后又缓慢减小的变化趋势,料浆泌水率呈近似负指数规律降低;随着质量浓度的增加,坍落度、扩展度及泌水率均随之显著变小,充填体强度近线性增大;随着水泥含量的增加充填体强度随之显著增大,坍落度、扩展度和泌水率均呈现缓慢减小的变化趋势;材料的最优配比为粉煤灰、炉渣和水泥的质量比为 20∶48∶6,质量浓度为 74%,此时料浆流动性和充填体强度完全符合充填开采基本要求。     

咪唑类离子液体捕集CO_2性能的定量结构-性质相关性(QSPR)研究

CO_2是主要的温室气体,大量CO_2的存在严重影响着人类的生存环境和生态平衡,而咪唑型离子液体具有独特的气体溶解性,在CO_2的捕集分离中有很好的应用前景。基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,研究了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其结构参数之间的内在定量关系。应用遗传算法获得与捕集量最为密切相关的一组描述符作为输入参数,随后,分别采用多元线性回归算法及支持向量机结合粒子群优化算法建立了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其描述符之间的线性和非线性模型。多元线性回归算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.765和0.814,支持向量机算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.987和0.933。对预测模型进行了评价验证以及稳定性分析,结果表明,2种模型具有良好的稳定性能和预测能力。     

超临界CO2和液态CO2及气态N2注入采空区防灭火性能实验

为对比研究超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区的防灭火性能,自主研制了模拟采空区残煤自燃过程实验系统,开展了超临界态CO_2、液态CO_2和气态N_2注入采空区防灭火实验。实验结果表明:12 MPa、39℃超临界态CO_2对采空区自燃残煤的降氧降温能力优于6 MPa、30℃液态CO_2优于6 MPa、39℃气态N_2;12 MPa、39℃超临界态CO_2对残煤的降温能力是6 MPa、30℃液态CO_2的1.7倍,是6 MPa、39℃气态N_2的10倍,对采空区的降温能力是液态CO_2的2倍,为气态N_2的8倍;12 MPa、39℃超临界CO_2对采空区的降氧速率比6 MPa、30℃液态CO_2和6 MPa、39℃气态N_2高12.5%;12 MPa、39℃超临界CO_2的降温能力是8 MPa、39℃超临界CO_2的1.7倍,因此适当提高超临界态CO_2的注入压力,防灭火性能更佳。