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期刊信息/Journal information
洁净煤技术
洁净煤技术

宁宇

双月刊

1006-6772

jjmjs@263.net

010-84262927 84262909

100013

北京市和平里青年沟路5号 煤炭科学研究总院内

洁净煤技术/Journal Clean Coal Technology北大核心CSTPCDCSCD
查看更多>>本刊是由煤炭科学研究总院与煤炭工业洁净煤工程技术研究中心联合主办，经国家科委与新闻出版署正式批准，向国内外公开发行的国家级专业科技刊物，为全国中文核心期刊。主要刊载煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染控制与废弃物管理等洁净煤技术方面的学术论文、研究报告、专题评述、国外技术动态和政策法规等文章。
正式出版
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    钙循环热化学储能及其耦合CO2捕集技术研究进展

    代金雨罗聪李小姗邬凡...
    1-18页
    查看更多>>摘要：钙循环热化学储能的基本原理是采用钙基热载体(以CaO为主)与CO2的化学链循环可逆反应进行循环的储热与放热过程.由于钙基原料的成本低廉、来源广泛、储放热密度高,钙循环技术被认为是一种十分有潜力的热化学储能技术,具有良好的应用前景.此外,在钙循环储放热过程中,可利用碳酸化反应捕集CO2,形成储能与CO2捕集耦合以降低碳捕集的能量需求.但钙基热载体在循环利用过程中易失活和磨损,且钙循环热化学储能系统大部分研究仍处于实验室阶段,而与碳捕集耦合会加剧钙基热载体的烧结失活.对此,国内外开展了大量基础研究,提出了一系列增强钙基载体活性,减少磨损,提高钙循环储热效率的方法.综述了钙循环热化学储能及其耦合CO2捕集技术的研究进展,从钙基热载体的物化特性与改性方法、钙循环储能和CO2捕集系统的流程设计、反应器设计3方面归纳了近年来钙循环储热技术的研究进展,包含钙循环储能辅助太阳能发电、钙循环热化学储能耦合CO2捕集系统的改进方法,以及直接与间接辐照煅烧储热反应器的开发研究现状.最后总结了现阶段存在的主要问题,并提出该技术未来研究方向.

    钙循环二氧化碳捕集热化学储能光热发电烧结

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    中美CCUS技术发展与政策体系对比

    史明威高仕康吕昊东马乔...
    19-31页
    查看更多>>摘要：碳捕集、利用与封存(CCUS)技术是指能够将二氧化碳从能源利用、工业生产等排放源或生物质利用尾气、空气中等不同碳源捕集分离,并输送到适宜的场地加以利用或封存,最终实现二氧化碳减排的技术组合,是各国实现气候目标所不可或缺的重要技术支撑.碳达峰碳中和目标提出后,中国已初步建立碳达峰碳中和相关政策体系,积极推进各行业深度技术创新和系统性变革.CCUS技术既是可以实现化石能源的大规模低碳利用的重要技术选择,又是推进钢铁、水泥等难减排工业行业深度脱碳的可行技术方案,更是未来抵消剩余温室气体排放的托底技术手段.为实现中美两国气候目标,两国最终需要通过CCUS技术实现每年数十亿吨的二氧化碳减排量.美国是全球CCUS技术的先行者之一,在政策法规制定、基础设施建设、大规模工程运营方面具有相对优势.为支撑净零排放目标,美国通过一系列卓有成效的财税激励机制加快了 CCUS项目大规模部署进展,相关经验值得借鉴.文章通过比较中美两国在CCUS技术领域的潜力需求、政策法规、研发示范等情况,为我国CCUS技术及配套政策环境发展提供参考,并提出中美在CCUS技术领域开展合作的潜在方向.

    碳捕集、利用与封存碳中和CO2减排直接空气捕集技术生物质耦合碳捕集技术

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    全球碳管理发展态势与技术前沿进展

    姚悦吕昊东彭雪婷张贤...
    32-40页
    查看更多>>摘要：碳管理(Carbon Management)技术是实现《巴黎协定》温控目标的重要支柱与实现中国碳中和目标技术组合的关键构成部分.当前,随着全球负排放需求增多,碳管理在主动管理现有工厂设施、难减排部门及大气遗留的二氧化碳排放方面将发挥不可或缺的作用,然而目前关于碳管理领域的科学认识与前沿进展还存在一些模糊与不足.围绕碳管理的内涵与外延、技术细分、全球前沿进展、中美发展态势对比及问题与建议方面进行了深入的分析.研究总结了碳管理的定义及意义、技术体系与碳循环模式;对自然碳管理、主动碳管理、碳捕集利用与封存(CCUS)与碳移除(CDR)技术进行了细分讨论;从科学共识,技术发展与国际合作3个方面归纳了当前全球碳管理前沿进展;对比了中国和美国碳管理领域在减排需求、技术跟踪、支持政策和市场投资领域的发展态势;最后从科技研发、政策激励、基础设施与多双边合作4个方面提出了相应的措施建议.研究系统梳理了全球碳管理发展态势与技术前沿进展,为推进我国碳管理战略性技术体系的超前部署和能源系统有序平稳转型下的碳中和目标实现提供参考.

    碳管理气候变化碳移除CCUS技术体系

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    煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

    王润宇马欣强
    41-48页
    查看更多>>摘要：燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用,蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量.机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径.以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象,构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图,借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响.结果表明:全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽,导致原机组循环效率从43.84％降至35.74％.再沸器凝结水余热用于富液加热时,再生热耗降低0.2 GJ/t,节约蒸汽用量43.05 t/h,机组循环效率升至36.35％,和余热用于机组回热系统效果相当,但前者系统更简单.再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热,节约机组低压缸抽汽,提高循环效率;再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关,随着冷富液流量增加,碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势,当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时,机组发电效率最高;二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大,机组发电效率越高,但同时消耗更多电能.通过优化,配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW 机组发电功率由无优化时的510.09 MW 增至528.96 MW.

    燃煤电厂二氧化碳捕集余热利用汽轮机组发电效率

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    化学链氧解耦燃煤发电系统过程模拟

    王小雨赵海波
    49-57页
    查看更多>>摘要：当前煤的化学链燃烧中煤主要通过以下3步进行转化:煤的热解、煤焦的气化以及煤热解和气化产物与氧载体的反应.由于煤焦的气化反应速率较低,燃烧转化全过程受限于较慢速的煤焦气化过程,导致燃烧效率和CO2捕集效率的下降.化学链氧解耦燃烧采用具有吸释氧能力的氧载体,煤焦可以与氧载体释放的气态氧直接反应而转化,避免较慢速的煤焦气化过程,显著提高燃料的转化速率.运用Aspen Plus软件构建了以CuO/Cu2O为氧载体的600 MW化学链氧解耦燃煤发电系统.基于系统仿真结果,分别进行了能量、㶲和㶲成本分析.结果表明:化学链氧解耦燃煤发电系统的净热效率为37.66％;系统中内部㶲损失最大的组件为燃烧反应器,占子系统总内部㶲损失的44.23％.仅以发电量为产品时,化学链氧解耦燃煤发电系统的㶲效率为36.27％;如果将高浓度CO2也作为产品,系统的㶲效率为40.47％;化学链氧解耦燃煤发电系统中单位㶲成本最大的组件为第7台给水加热器,其次为第5个低压汽轮机、凝汽器、第1个高压汽轮机和空气预热器.

    化学链氧解耦燃煤发电系统AspenPlus系统模拟㶲分析㶲成本分析

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    UiO-66-NH2合成及其在混合基质碳捕集膜中的应用

    陈羿戬生梦龙李庆华王志...
    58-68页
    查看更多>>摘要：UiO-66-NH2是典型Zr基金属有机框架(Zr-MOFs),在CO2吸附领域应用前景广阔,是与聚乙烯基胺(PVAm)结合制备混合基质膜(MMMs)的较好填料.但UiO-66-NH2合成反应规模化效应明显,难放大到十克级以上.通过调节水-乙酸的比例,合成了一系列UiO-66-NH2,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积测试与孔隙率分析(BET)对样品进行表征.通过分析表征结果,提出一种水-乙酸促进Zr-MOFs二级结构(SBU)形成的机理,以此为指导成功实现UiO-66-NH2颗粒的百克级规模化合成.此外,将该材料与聚乙烯基胺(PVAm)结合制备了 UiO-66-NH2/PVAm混合基质膜,用模拟烟道气(CO2、N2体积分数分别为15％、85％)进行分离性能测试,相较纯PVAm膜,UiO-66-NH2/PVAm混合基质膜分离性能提高,CO2渗透率达1 937 GPU,CO2/N2分离因子达85.根据成本估算结果,用混合基质膜可有效减少碳捕集成本,在实际燃煤烟道气碳捕集中有应用前景.

    UiO-66-NH2规模化制备膜分离CO2捕集水促进

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    基于压缩式热泵的CO2-MDEA/PZ碳捕集工艺优化

    俞苗徐燕洁方梦祥聂涛涛...
    69-76页
    查看更多>>摘要：当前化学法CO2捕集系统的高投资、高吸收液再生能耗和高运行费用成为限制其大规模应用的主要障碍.为了回收解吸塔塔顶蒸汽中的潜热与显热,促进解吸反应的进行,利用Aspen plus软件建立基于压缩式热泵技术的有机胺法捕集CO2流程模拟模型,主要探究了解吸塔塔底压力、进解吸塔富液温度、有机工质气化率以及工艺流程对CO2再生过程的影响.结果表明:有机工质R123制热系数较R141b和R245fa高,其性能系数(COP)高达2.35,而排气温度较R141b和R245fa更低.压缩式热泵采用R123为循环工艺介质,热泵回收的热量用于加热贫富液换热器后的热富液以降低吸收液再生能耗.综合考虑解吸系统的再生能耗、工质循环量和解吸效果,通过12级位置注入15％的富液比合适.热泵回收余热工艺的投资回收期为0.82 a,具有较高的经济价值.

    CO2捕集MDEA-PZ吸收剂有机胺吸收法AspenPlus压缩式热泵再生能耗

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    用于高效稳定吸附CO2的胺基功能化MOF-808开发及机理

    沈遥鲁恒霞潘幸迪叶杰旭...
    77-87页
    查看更多>>摘要：胺基功能化金属有机骨架具有孔隙率高、CO2吸附容量大、抗水性好的优点,被认为是适用于燃煤烟气CO2捕集的吸附材料,但其表面胺基分子在高温脱附过程易发生团聚,导致吸附速率和吸附容量下降.采用物理浸渍将四乙烯五胺分子(TEPA)封装入MOF-808的孔道内,开发了一种胺基分子高度分散的胺基功能化吸附材料TEPA@MOF-808.TEPA@MOF-808的吸附容量相比MOF-808提高了 2.15倍,吸附速率常数、吸附选择性分别提高了 13％和498％,10次吸脱附循环后吸附容量仅下降10.9％,说明基于TEPA的胺基功能化策略可显著提高CO2吸附性能和稳定性.热力学结果显示TEPA@MOF-808的等量吸附热仅为40 kJ/mol,小于普遍认为的化学吸附门槛,13C固体核磁和原位红外表征结果进一步揭示了其以物理吸附为主的吸附机理.

    碳捕集CO2吸附胺基功能化金属有机骨架吸附动力学

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    钢渣-粉煤灰固废复合碱激发胶凝材料矿化养护

    宋夏赵传文宋雨佳郭亚飞...
    88-98页
    查看更多>>摘要：针对钢渣固废占用资源、污染环境的问题,将钢渣与CO2矿化封存技术相结合可实现工业固废和CO2的资源化利用.通过研究钢渣-粉煤灰复合碱激发胶凝材料在自然和矿化养护条件下,不同CaO和水玻璃掺量、水玻璃模数、矿化养护压力和时长对样品固碳率和抗压强度的影响,发现当添加质量分数15％CaO、4％模数为2.2的水玻璃时,样品的固碳率和抗压强度分别可达7.86％和158 MPa,有最佳综合性能.其中,CaO掺量与样品的固碳率呈正比,当不添加CaO时,固碳率仅0.35％;当CaO掺量升至15％时,固碳率可达7.86％.可见,CaO对固碳率的提升起决定作用.随着矿化养护压力升高,固碳率由4.82％升至7.86％.当矿化养护时间由0.25 h增至1.5 h时,固碳率增幅124％.XRD结果表明,矿化养护28 d后,Ca(OH)2衍射峰消失,方解石含量显著上升,可见Ca(OH)2与CO2发生碳酸化反应,生成大量具有较良好稳定性的方解石,有效实现CO2封存.SEM测试结果表明,矿化养护后样品生成的大量方解石与C-S-H凝胶和粉煤灰玻璃体紧密地附着在一起,利于提高抗压强度.通过压汞测试测定CO2养护前后孔隙分布,相较自然养护,矿化养护后样品的孔隙大幅下降,矿化产物起好填充作用,使样品的强度得到明显提升.结合经济性分析发现矿化钢渣-粉煤灰碱激发胶凝材料有好的综合性能与经济效益.

    钢渣矿化养护CaO水玻璃碱激发胶凝材料粉煤灰

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    玄武岩CO2矿化反应效率与封存潜力评价

    包琦赵文韬王春凯刘琦...
    110-119页
    查看更多>>摘要：玄武岩矿化封存技术是CO2地质封存领域的重要方法,是实现安全固碳最具潜力的技术之一,可作为大规模CO2减排的重要组成.采集了海南洋浦、海口及福建漳州地区的天然玄武岩样品,采用高温高压矿化反应实验,探究了不同温度和反应时间对玄武岩矿化反应效率的影响,并利用XRD、XRF、ICP、SEM-EDS和CT-scan等表征技术对矿化反应前后岩石及溶液样品进行分析.实验结果表明,玄武岩矿化反应效率随温度升高和反应时间延长而增大,反应过程遵循典型的溶解-沉淀机制.其中,海南地区样品的矿化效果更为显著,适合开展大规模矿化封存实践.此外,基于室内矿化实验数据,构建了更加合理的封存潜力评估公式,并以海南地区为例进行了封存潜力评估,结果显示海南地区玄武岩具有较大的碳封存潜力,该潜力评价方法具有较高可信度与适用性.本研究为玄武岩矿化封存项目的开展提供了重要理论依据,以期推进"双碳"目标下的CO2矿化封存技术的发展.

    CCUS玄武岩矿化封存矿化反应效率潜力评价

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