现代环境学导论.docVIP

分 数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学 年 学 期：2013-2014学年第一学期 课 程 名 称：现代环境科学导论 学 生 姓 名：王娟 学 号： 2132223011 提 交 时 间：2013.11.01 二氧化碳捕集技术现状研究及其展望 摘 要 碳捕集作为碳减排重要技术之一, 大体分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集，其中燃烧后捕集又包括吸附法、吸收法、膜技术及生物法等, 吸收法为二氧化碳捕集主流技术。针对电厂尾部烟气特征, 开发具有高选择性、高效率并适合电厂尾部烟气CO2 捕集的技术,研究相关CO2 捕集技术的物理化学及多污染物调控机制是未来电厂CO2 捕集技术的发展方向之一。 关键词 电厂 CO2 捕集 吸附法 膜技术 Abstract Carbon capture, as one of the important carbon reduction technologies, includes adsorption, absorption, membrane technology and biotechnology, and absorption is the main one in the carbon dioxide capture area. Based on the characteristic of flue gas, to develop carbon dioxide capture technologies with high selectivity and efficiency and suitable for carbon dioxide capture of flue gas from power plant and conduct researches on physical chemistry and pollutant regulation mechanism will be the development trend of carbon dioxide capture technologies of power plant in the future. Key Words power plant carbon dioxide capture adsorption membrane technology 引言 近年来, 温室效应已成为全球性的气候问题, 给社会和经济带来了严重的负面影响。CO2 对温室效应的贡献占60%以上[1]。随着全球工业化进程的加快, 世界CO2排放量增加,其中中国CO2总排放量仅次于美国,列世界第2位,并呈现不断增长趋势。预计到2010 年,中国CO2 总排放量将位居世界第一位,约占世界CO2排放量的1/ 5。因此,控制和减少CO2排放量已成为当前国内外热点研究领域和前沿研究课题。 据中科院有关部门估算, 2011年我国电力行业来源于一次化石能源消费产生的CO2 排放量占总的一次化石能源消费产生的CO2 排放量的37.18%。显然,电力行业CO2 减排至关重要,若未有效控制CO2 排放,将严重影响电力工业的可持续发展我国电力行业CO2 捕集的主要研究方向有燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集,其中以燃烧后捕集研究最为广泛,国内外该领域的研究主要集中在吸附、吸收与膜分离等方面。 1燃烧前捕集 燃烧前脱碳主要应用在以气化炉为基础（如联合循环技术）的发电厂。首先，化石燃料与氧或空气发生反应，产生由一氧化碳和氢气组成的混合气体。混合气体冷却后，在催化转化器中与蒸汽发生反应，使混合气体中的一氧化碳转化为二氧化碳，并产生更多的氢气。 最后，将氢气从混合气中分离，干燥的混合气中的二氧化碳含量可达15%～60%，总压力2～7MPa。二氧化碳从混合气体中分离并被捕获和储存，氢气被用作燃气联合循环的燃料送入燃气轮机，进行燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电。这一过程即碳的捕获和存储的煤气化联合循环发电（IGCC）。我国是有多家电厂已经开始进行中试试验。缺点是投资成本较高，并且该工艺对现有设备的兼容性较差，不利于设备改造。燃烧前脱碳工艺路线见图1。 2燃烧中捕集 目前我国CO2燃烧中捕集技术主要指富氧燃烧。富氧燃烧捕集是指燃料在氧气和二氧化碳的混合气体中燃烧，燃烧产物主要是二氧化碳、水蒸汽以及少量其他成分，经过冷却后二氧化碳含量在80