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燃煤烟气氨法C02减排技术的研究

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１．３．３摩尔比的影响
实验在其他工况不变的情况下，进行３种不同摩
尔比０．８：ｌ，１．２：ｌ，１．６：１的实验。考察了氨与烟气中
Ｃ０２的摩尔比对氨水吸收Ｃ０２的影响。氨与Ｃ０２的摩
尔比不同时，氨水对Ｃ０２的吸收效率的实验效果见图４。
从图４中可见，随着氨水与ＣＯ：的摩尔比的增加，
氨水吸收ｃＯ：的效率会明显提高。增加氨水与Ｃ０：的
在吸收液氨浓度（１５％）不变的情况下，将流量 逐渐加大，在流量小于１４０ Ｌ／ｈ时，随着流量的增加， 吸收液对金属的吸收能力下降；流量大于１４０ Ｌ／ｈ 后，吸收液对金属的吸收能力有上升趋势。
在吸收液氨浓度（１２．５％）不变的情况下，将流 量逐渐加大，在流量小于１２０ Ｌ／ｈ时，随着流量的增 加，吸收液对金属的吸收能力上升；流量大于１２０ Ｌ／ｈ 后，吸收液对金属的吸收能力有下降趋势。
摩尔比，实际上增加了反应物的量，会推动化学平衡向 正反应方向进行。同时，由于氨是易挥发的气体，氨水
浓度的增高，使气相中的氨含量增加，提高了吸收反应
的传质推动力，使吸收反应能进行得更加彻底。
１．３．４停留时间的影响
‘
停留时间的增加，提供了更多的反应时间，使得
火电厂ｃ０：排放和控制专题
王 阳等：燃煤烟气氨法ｃ０：减排技术的研究
反应，反应进行的完全程度非常高，在氨水量远大于 ｓｏ：的条件下，烟气中的Ｓ０：都能够被氨水吸收，生成 的产物为亚硫酸铵，如有充分的氧存在，并伴有适当的搅 拌，产物中的亚硫酸铵会转变成为更加稳定的硫酸铵。 １．３．６重金属的脱除
在吸收液氨水浓度不变的情况下，分别改变氨水 流量、氨吸收液与烟气的液一气比，分析了氨水脱除这 些金属元素的能力及单塔与双塔的吸收效果。
时，氨水浓度增加，ｃｏ：的吸收效率增加得快，而到高 浓度时，吸收效率增加较缓慢。
由实验结果可见，在低浓度（１０％）的情况下，在
反应物的摩尔比达１．６：ｌ时，氨水对ＣＯ：的脱除效果
也低于６０％；相应于高浓度（１７．５％）情况，在摩尔比
为０．８时的吸收效率也接近于７０％，由此可见，高浓
度的反应效果要远远好于低浓度的反应效果。
２００８年５月 第９卷第５期
电力设备 Ｅｌｅ训ｃａＩ Ｅｑ“ｐｍｅｍ
Ｍ ａｙＩ硼
ＶｏＪ，９ ＮＯ．５
燃煤烟气氨法Ｃ０２减排技术的研究
王 阳，贾莹光，李振中，郭 波，王 智，高冠帅
（１．辽宁省燃煤ｃ０２减排及污染物综合控制开放重点实验室，辽宁省沈阳市１１００３４； ２．国家电站燃烧工程技术研究中心，辽宁省沈阳市１１００３４）
＋－３０℃ＭＲ Ｏ．８：１ ●一３０℃ＭＲ １．２：ｌ
霉
·一３０℃ＭＲ １．６：ｌ 《４０℃ＭＲ０．８：ｌ
錾
—＊４０℃ＭＲｌ —＾－４０℃ＭＲｌ
整
∞知∞加∞如∞如∞
Ｏ
Ｏ．５
１
１．５
２
２．５
３
３．５ ４
停留时间／ｓ
（ａ）氨水浓度为１２．５％
蠢
錾
整
∞∞∞∞印如柏如加０
（ｂ）氨水浓度为１７．５％
图５停留时间对氨水吸收Ｃ０：的影响
综合以上结果，可以看出氨浓度降低，对金属的 吸收能力有利。
维持吸收塔入口氨水流量（２００ Ｉ／ｈ）不变，室温 条件下采用单塔喷淋方式，逐渐增大氨水浓度，达到 操作稳定后分别采样，单塔产物金属浓度值见图６。
由图６可见，随着氨浓度的升高，除ｃｄ浓度升高 外，其他金属含量均有下降趋势，说明氨与金属离子 有竞争吸附的影响，对金属的去除不利。
·国家科学技术部基金项目（２００４ＤＦＡ０２７００）。
万方数据
１８
电力设备
第９卷第５期
反应温度：反应温度通常对于化学反应过程有明 显的影响，但在此试验中，入口气体的温度变化不大， 且氨水的温度为室温，则反应器内的温度变化不会特 别明显，考虑到这一点，拟进行２种温度的试验 （３０℃、４０℃）。
氨与Ｃｏ：的摩尔比（ＭＲ）：进行３种不同摩尔比 （０．８：１，１．２：１，１．６：１）的实验。
因此，研究ＣＯ，减排技术的意义是重大的。当今 国际上的Ｃｏ：减排技术有很多，但大多数技术都还处 于试验阶段，而且普遍存在效率低、能耗高、系统庞大 等缺点，还不能进行大规模的商业应用，必须继续进 行研究与开发。
２００１年，国家科技部高技术司与美国能源部化 石能办公室签署了《关于化石能技术开发和利用领域 合作议定书》框架下的附件Ⅳ（能源与环境技术）合 作协议，开展了“喷淋氨水吸收烟气中ｃＯ：生产改良 型ＮＨ。ＨＣｏ，肥料的研究”项目。中方项目承担单位 国家电站燃烧工程技术研究中心（简称ＮＰＣＣ）建立 了单塔ＣＯ：吸收中试规模试验台，采用真实烟气，利 用氨吸收工艺对Ｃ０：减排进行了中试研究；２００４年 ４月双方又签署了《ｃＯ：捕集和减排的研发工作协 议》。ＮＰｃｃ又新建设了２００ ｍ３／ｈ规模试验台，负责 用氨法进行ｃＯ：的吸收减排试验研究，并由美方项目 实验室提供ＣＯ：再生装置，组成完整的ｃＯ：减排的 试验平台，共同从事Ｃ０。减排研究。
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（ａ）ｌＯ％浓度的氨水
荤 錾
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温度／℃ （ｂ）１５％浓度的氨水
蠢 錾
管
温度，℃ （ｃ）１７．５％浓度的氨水
图２温度对氨水吸收Ｃ０：的影响
万方数据
由图２可知，在停留时间等工况条件不变的情况下， 不同浓度的氨水吸收ｃ０２的效率均会呈现随温度升高 而逐渐下降的趋势。吸收氨水的浓度越高，对ｃＯ：的吸 收效率随温度的增加下降越快；反之氨水的浓度越低，对 ｃ０：的吸收效率随温度的增加下降较缓慢。 １．３．２氨水浓度的试验
水）对各种酸性气体（主要是ｃｏ。及ｓｏ：）的吸收效率 及回收液中各种物质的成分。吸收反应的主要影响 因素包括氨水浓度、烟气温度、氨水流量和烟气流速 等。主要的考察指标为氨水对酸性气体的吸收效率。 试验中所设定的工况主要为停留时间、反应温度、氨 与ＣＯ：的摩尔比及氨水的浓度。
停留时间：为气体流经吸收塔内与吸收液接触的 时间。
氨水的浓度：这里的氨水浓度是指浓氨水罐中氨 水的浓度，拟进行４种不同浓度的试验，即浓度分别 为１７．５％，１５％，１２．５％，１０％时的吸收结果。 １．３试验结果 １．３．１ 温度试验
氨水吸收道产物（ＮＨ。）２ＣＯ，或ＮＨ。ＨＣ０３都是 热稳定性很差的物质，不论是固体结晶还是在溶液状 态，其稳定性均会随温度的提高而降低。根据化学反 应热力学原理，氨水吸收ＣＯ，的反应为放热反应 （一１００ ｋｃａＬ／ｍ０１），对ＣＯ：的吸收效率会随烟气温度 升高而降低。而根据化学反应动力学原理，反应会随 反应温度的升高而加快，实验进行了２种温度的试验 （近似为３０℃、４０℃，均指吸收前塔内温度），考察温 度对氨水吸收ＣＯ：的实际影响。同一浓度氨水在不 同温度下对ＣＯ，吸收效率的实验结果见图２。
１．３．５吸收ＳＯ，的结果 选取系统人口Ｓ０２浓度分别为５００、１ ｏｏｏ、２ ｏｏｏ、
３ ０００、３ ５００斗Ｌ／Ｌ时，在不同温度、不同氨水浓度下 的吸收实验。
氨水吸收ｓ０：的反应是典型的中等强度酸碱中和
暑
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图６单塔产物金属浓度值
２分析讨论
（１）温度影响。氨法吸收燃煤烟气中ｃＯ：，生成 的产物主要是（ＮＨ。）：ｃ０，和ＮＨ。Ｈｃ０，混合物，其热 稳定性主要取决于反应环境的温度，随着温度的升高， 热稳定性会逐渐减弱。因此反应温度是影响反应结果 的最重要的因素之一，反应温度越低，反应的完全程度 越高。尽管反应温度的提高会加速反应的速度，但对 于酸碱类的离子反应，较小的温度变化对速度的影响 也是较小的，但对于热稳定的影响却可能是显著的， 在本实验中，温度的影响也主要表现在对产物的热稳 定上的影响，使整个反应向着相反的方向进行。
摘要：本项目是利用氨水作为吸收剂，进行燃煤烟气中ｃ０２的捕集研究，分析了氨水吸收过程的参数（包括氨水浓度、
烟气温度、氨水流量、烟气流速等）优化选择和对烟气中多种污染物的脱除情况，得出燃煤烟气氨水吸收法减排ｃ０２的
技术可行性结论。通过这一研究，为今后大规模的氨法捕集燃煤电站ｃ０２工程应用提供了技术支持。
１ 试验研究
１．１ 试验装置 由于是气液接触反应，试验装置采用化工常用的
效率较高、压降较低的填料式吸收塔，填料为拉西式
瓷环。对于烟气中未被前部除尘装置除去的细小飞 灰及重金属微粒，也会有一定的脱除作用。因此本实 验装置可用来研究对烟气中Ｃ０：、ｓＯ：及重金属的脱 除结果同时进行控制的技术。
反应塔为双塔串联布置，末端设清洗塔，保证出口 烟气质量。气液逆流接触，保证反应效果。反应所需 氨水在氨水罐中配制成所需浓度。本试验对反应产物 的分析非常重要，因此在整个系统中设置了多处取样 点。同时，对反应器前后的气体成分进行取样和分析。
关键词：ｃ０２捕集；氨法；吸收；燃煤电站；研究
中图分类号：ＴＭ６２ｌ，８
’
在世界各国，燃用化石燃料电站均是Ｃｏ：排放的 主要来源。在世界范围内，燃用化石燃料的电站大约 占５１％（其中燃煤占３６％、燃油占９％、燃气占６％）。 化石能源占全球总能源的８５％，在今后的几十年里 还会继续利用化石燃料。
我国是仅次于美国的第二大Ｃ０２排放国。目前每 年生产和消费的矿物能源约占全球能源生产和消费总 量的１０％，这相当于排放出全球ＣＯ：总排放量的１０％。
同时，能够吸收绝大部分乃至全部的Ｈｃｌ、ＨＦ、 ｓ０：等酸性污染物。通过实验表明，相同量的吸收 剂，采用高浓度的吸收效果要远好于低浓度的效果。
氨吸收液对各种金属均有一定的吸收能力。双 塔吸收系统中前塔对Ｃｒ、Ａｓ的吸收能力较强，后塔对 Ｈｇ的吸收能力较强。氨与金属离子有竞争吸附的影 响，浓氨水对金属的去除不利。双塔系统能够促进 Ｃａ、Ｐｂ、Ｈｇ的吸收，尤其对Ａｓ的吸收能力更强。而对 ｃｒ、ｃｄ等低浓度金属影响不大。
（４）停留时间影响。反应时间是影响反应进行 完全程度的一个重要因素，但是，对于氨与ＣＯ，这类 酸碱反应，其所需的反应时间极短，只有在低浓度的 时候或其他不利因素（如高温）作用较强时，其影响 才会表现出来。停留时间此时保证了反应物之间有足

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燃煤电厂碳捕集技术及节能优化研究进展

燃煤电厂碳捕集技术及节能优化研究进展

燃煤电厂碳捕集技术及节能优化研究进展摘要：对燃煤电厂进行二氧化碳捕集是减少温室气体排放的重要手段。

论述了燃煤电厂二氧化碳捕集技术，包括燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集，其中基于化学吸收的燃烧后二氧化碳捕集技术应用最为广泛。

从系统工艺参数的优化、吸收剂和工艺流程的改进以及新能源耦合等方面，总结了破捕集节能优化技术的研究进展，对开发低能耗的碳捕集技术具有重要意义。

引言根据国际能源署(IEA)的数据显示，2018年全球CO2排放总量为33143×106t，其中我国CO2排放量为9481×106t，占全球总量的28%。

为应对气候变化，减少以CO2为主的温室气体排放，中国在2020年的第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，将力争于2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。

在我国，燃煤电厂是温室气体排放的主要来源，约占全国温室气体排放总量的50%[1]，对此类CO2进行捕集和封存是应对气候变化和减少温室气体排放的重要技术手段。

因此，研究燃煤电厂CO2捕集技术，并降低其能耗和成本，对于早日实现“3060目标”具有重要意义。

1 燃煤电厂CO2捕集技术燃煤电厂CO2捕集技术大致可分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集，其中燃烧后捕集又包括化学吸收法、物理吸收法、膜分离法和低温分离法等[2]。

燃烧前CO2捕集技术，一般应用于整体煤气化联合循环IGCC（integrated gasification combined cycle））电厂，工艺流程如图1所示。

即煤经过气化装置生成由CO和Ｈ2组成的合成气，随后CO在变换装置中与蒸汽反应生成CO2和H2，再通过物理或化学的分离工艺将CO2分离，进一步压缩储存，富氢燃料进入口燃气轮机。

燃烧前捕集一般会降低电厂发电效率约７~10个百分点。

燃烧前CO2捕集技术在我国已有工程应用，坐落于天津的华能IGCC电厂碳捕集装置是我国首套燃烧前CO2捕集装置，该装置年捕集CO2能力10万ｔ，CO2捕集率达90%以上。

二氧化碳脱除方法的分析与比较

二氧化碳脱除方法的分析与比较

二氧化碳脱除方法的分析与讨论摘要：作为主要的温室气体，CO2减排问题引起全球范围的广泛关注。

本文阐述了燃煤烟气中二氧化碳脱除的多种方法。

研究了各种CO2的吸收方法，包括物理吸收法中的膜吸收法、吸附剂等，物化吸附法，还有化学吸收剂中的氨水、有机氨等吸收方法，并分析各种方法的特点及优缺点。

关键词：温室效应二氧化碳脱除1 引言近年来，越来越多的学者认为全球气候变暖和海平面上升是由CO2为主导因子的温室效应引发的[1-4]。

CO2的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速地增长，据政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，人类活动产生的CO2将从1997年的271亿t/a增长到2010年的950亿t/a，而大气中CO2的体积分数也将从现有的360×10-6增长到2005年的720×10-6 [5]。

温室效应的严重性迫使越来越多的国家和国际机构表示出对CO2排放问题的关切。

我国在CO2排放方面正面临着日益增加的巨大压力，预计2030年前后CO2排放问题有可能成为制约我国经济增长最主要的约束之一[6]。

2 物理法`物理溶剂吸收法[7]物理溶剂吸收法利用吸收剂对二氧化碳的溶解度与其它气体组份不同而进行分离。

常用的溶剂有水、甲醇、碳酸丙烯酯等。

（1）水洗法应用最早，具有流程简单、运行可靠、溶剂水廉价易得等优点，但其设备庞大、电耗高、产品纯度低并造成污染等特点，一般不采用。

（2）低温甲醇法应用较早，具有流程简单、运行可靠外，能耗比水洗法低，产品纯度较高，但是为获得吸收操作所需低温需设置制冷系统，设备材料需用低温钢材，因此装置投资较高。

（3）碳酸丙烯酯法（简称PC法）是近年来中小型氨厂常用脱碳和回收二氧化碳的方法。

它具有溶液无毒、浓溶液对碳钢腐蚀性小，能耗比甲醇法低等优点，缺点是PC溶剂循环量大，造成溶剂损耗大，操作费用较高。

膜分离法膜分离法利用各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离，用于二氧化碳分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷板式两种[7]。

二氧化碳的补集

二氧化碳的补集

二氧化碳的捕集摘要：全球气候变暖日益显著，已成为各国政府和公众关注的焦点话题。

减少二氧化碳等温室气体的排放，对于应对全球气候变化十分重要。

本文详细介绍了几种常见的二氧化碳捕集系统以及二氧化碳分离技术，分析了各自的优势。

最后对我国二氧化碳捕集技术发展前景进行了展望。

关键词：温室效应二氧化碳捕集分离引言近年来，低温雨雪冰冻、暴风雪、海啸、飓风等灾害性气候事件在世界范围内频频出现，北极地区冰川消融速度不断加快，北半球冻土带面积持续缩减，……气候变暖已是不争的事实。

政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2007年初发表的第四次气候变化评估报告中指出，人类活动“很可能”是导致气候变暖的主要原因。

对全球气候变暖进行建模分析的结果表明，仅仅考虑自然因素，当前全球气温升高很难解释，只有同时考虑自然因素和人类活动，才能够很好的解释当前的全球变暖现象。

根据IPCC报告，引起全球变暖的CO2、CH4、N2O、氢氟烃四类气体中，CO2产生的温室效应占60%［1］。

随着人们对气候变暖现状的认识，减少温室气体CO2等的排放量成为人们日益关注的焦点。

哥本哈根气候大会就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议，这是继《京都议定书》后又一具有划时代意义的全球气候协议书，中国政府也作出承诺，要在2020年把单位GDP二氧化碳排放量在2005年基础上降低40%-45%。

一般来说，减少排放到大气中的二氧化碳有三种方式：（1）推动节能减排，更高效地利用能源，以减少碳基燃料使用量；（2）调整能源结构，增加低碳燃料和无碳燃料的比例，如大力发展核能、太阳能、风能、水电以及生物质能；（3）发展安全可靠的CO2捕集和封存（CCS）技术。

国际能源机构IEA的研究结果表明：在碳税为50美元/t的情况下，2050年CO2减排量的一半将依靠CO2捕集和封存（CCS）技术实现［2］。

因此，研究CO2捕集技术对温室气体减排意义重大。

1 二氧化碳捕集技术CCS技术是将能源生产和利用过程中产生的CO2捕集出来后进行利用或封存，避免其排入到大气引起气候变化。

粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术及关键科学问题

粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术及关键科学问题

粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术及关键科学问题秦波涛;冯乐乐;邵旭【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)2【摘要】燃煤发电是我国能源安全的重要保障,但烟气中会排放大量CO_(2),同时,也会产生大量粉煤灰。

利用粉煤灰矿化封存电厂烟气CO_(2),并将矿化产物进行综合利用,可达到大宗固废处置与CO_(2)长效封存的双重目的。

目前,粉煤灰矿化电厂烟气CO_(2)技术仍存在矿化效率低、反应时间长、CO_(2)处理量小等不足,其对应的关键科学问题和技术瓶颈亟待解决。

简要介绍了粉煤灰矿化烟气CO_(2)的基本原理,分析了不同反应条件对粉煤灰碱土金属离子浸出和CO_(2)矿化反应效率的影响机制,对比了CO_(2)直接矿化反应工艺、碱土金属预浸出工艺、CO_(2)预吸收工艺等3种流程的优缺点,提出了包含粉煤灰碱土金属离子高效浸出、CO_(2)矿化反应过程强化、粉煤灰矿化CO_(2)智能装备、矿化效果综合评价等方面的粉煤灰高效矿化烟气CO_(2)技术体系,总结了粉煤灰矿化CO_(2)产物的物理化学性质,提出了粉煤灰矿化CO_(2)产物高值化综合利用的构想。

最后,凝练出了粉煤灰碱土金属离子快速浸出与CO_(2)高效矿化特性、粉煤灰矿化CO_(2)大型反应器中多相混合与反应规律、粉煤灰浆液矿化CO_(2)产物性质的调控机制等3个关键科学问题,指明了基础研究-关键技术与装备研发-工程应用全链条的攻关方向,为粉煤灰高效矿化烟气CO_(2)及产物综合利用提供了参考,对于双碳目标实现和固废综合利用具有重要意义。

【总页数】13页(P1161-1173)【作者】秦波涛;冯乐乐;邵旭【作者单位】中国矿业大学安全工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU834.6【相关文献】1.燃煤电厂烟气净化关键技术实现国产化2.电厂烟气低浓度CO2的粉煤灰直接液相矿化技术3.我国燃煤电厂的烟气净化关键技术实现国产化4.粉煤灰矿化封存CO_(2)技术的应用研究5.燃煤电厂烟气净化关键技术实现国产化因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。