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燃煤电厂碳捕集、利用与封存技术路线选择

华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 1-13页

作者：刘飞关键祁志福方梦祥申震厉宸希浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州311121 浙江省能源集团有限公司浙江杭州310007 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

综述了目前国内外燃煤电厂CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术的分类、原理、优缺点及工业应用现状.结合我国能源消费结构的现状与未来趋势,根据技术成熟度、成本、碳减排潜力等,为我国燃煤电厂CCUS提出技术路线选择.我国现有和短期(203... 详细信息

综述了目前国内外燃煤电厂CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术的分类、原理、优缺点及工业应用现状.结合我国能源消费结构的现状与未来趋势,根据技术成熟度、成本、碳减排潜力等,为我国燃煤电厂CCUS提出技术路线选择.我国现有和短期(2030年前)燃煤电厂碳捕集应以燃烧后化学吸收技术为主,CO_(2)利用以强化采油(EOR)和矿化技术为主,化工合成与微藻等多技术并存,其中EOR依赖特定区域.2030—2050年间,燃煤电厂碳捕集以燃烧前整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)-化学吸收技术为主,固体吸附与膜分离为辅,CO_(2)利用以合成燃料、强化采气技术为主,其中合成燃料技术对可再生能源和氢能有较强依赖性.2050年后,燃煤电厂以富氧燃烧和化学链燃烧为主要碳捕集技术,强化采气和咸水层封存等技术为主要CO_(2)利用与封存技术,实现我国碳中和目标.

关键词：燃煤电厂二氧化碳捕集二氧化碳利用地质封存路线选择

基于有机胺构效关系优选燃煤烟气CO_(2)吸收剂

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中国电机工程学报 2023年第9期43卷 3458-3467页

作者：刘飞祁志福胡杭天申震方梦祥厉宸希浙江浙能技术研究院有限公司浙江省杭州市311121 能源清洁利用国家重点实验室(浙江大学) 浙江省杭州市310027

化学吸收法是现阶段燃烧后CO_(2)捕集唯一可大规模应用的技术路线,由于缺乏高性能的有机胺吸收剂,该技术的工业推广受到极大限制。基于构效关系,优选出结构上含有1个仲氨基(NH)、1个羟基(OH)、碳链长3~6的直链有机胺,具有低反应热、高... 详细信息

化学吸收法是现阶段燃烧后CO_(2)捕集唯一可大规模应用的技术路线,由于缺乏高性能的有机胺吸收剂,该技术的工业推广受到极大限制。基于构效关系,优选出结构上含有1个仲氨基(NH)、1个羟基(OH)、碳链长3~6的直链有机胺,具有低反应热、高解吸速率、低挥发、高吸收速率、高吸收容量和低粘度等较优性能。结合CO_(2)鼓泡吸收、热解吸、粘度测量等实验以及再生能耗评估,优选出N-乙基乙醇胺(ethylaminoethanol, EMEA)/N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,NMP)是较有潜力的CO_(2)吸收剂。与30%MEA相比,EMEA/NMP的吸收速率提高30%,解吸速率提高60%,再生能耗降低42%。可知,EMEA/NMP是较有潜力的低能耗少水胺吸收剂,可应用于燃煤电厂等烟气CO_(2)捕集。

关键词：有机胺构效关系再生能耗吸收速率解吸速率

用于烟气二氧化碳捕集的有机胺挥发性研究进展

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热力发电 2022年第1期51卷 33-43页

作者：刘飞祁志福方梦祥申震厉宸希浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州311121

化学吸收法是现阶段唯一可大规模捕集烟气CO_(2)的技术路线,有机胺是常用的吸收剂,有机胺挥发性对系统运行成本、环境污染等影响较大。本文对比了目前文献中用于测量有机胺气液平衡的静态总压法、改进型沸点仪、在线傅里叶红外等实验装... 详细信息

化学吸收法是现阶段唯一可大规模捕集烟气CO_(2)的技术路线,有机胺是常用的吸收剂,有机胺挥发性对系统运行成本、环境污染等影响较大。本文对比了目前文献中用于测量有机胺气液平衡的静态总压法、改进型沸点仪、在线傅里叶红外等实验装置和方法,介绍了描述有机胺体系的Wilson模型、NRTL模型、UNIQUAC模型等热力学模型,重点综述了影响有机胺吸收剂挥发性的主要影响因素及研究现状。极性基团如羟基、伯氨基等有利于降低胺挥发。温度主要是影响亨利常数和饱和蒸气压,摩尔分数主要影响胺分子活度系数。常规胺基吸收剂的挥发性随CO_(2)负荷增加而减小,弱极性吸收剂的挥发性受到离子强度影响更大。结合烟气CO_(2)捕集特性,提出下一步有机胺吸收剂挥发性研究的主要方向。

关键词：二氧化碳捕集有机胺挥发性气液平衡亨利常数

苛性碱吸收模拟燃煤电厂烟气CO_(2)性能研究

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动力工程学报 2022年第8期42卷 777-783页

作者：王亮刘飞厉宸希祁志福翁建明杨睿刘羽申震浙江浙能嘉华发电有限公司浙江嘉兴314201 浙江浙能技术研究院有限公司杭州311121 工业新水源技术浙江省工程研究中心杭州311121 浙江大学清洁能源利用国家重点实验室杭州310027 浙江省太阳能利用及节能技术重点实验室杭州311121

以散堆填料吸收塔作为反应器,采用单因素分析方法研究了吸收液进口温度、吸收当量比、停留时间和吸收液浓度等因素对CO_(2)捕集的影响,并采用正交试验对这些参数进行优化。结果表明:在实验条件下,各因素对CO_(2)捕集影响由大到小依次为... 详细信息

以散堆填料吸收塔作为反应器,采用单因素分析方法研究了吸收液进口温度、吸收当量比、停留时间和吸收液浓度等因素对CO_(2)捕集的影响,并采用正交试验对这些参数进行优化。结果表明:在实验条件下,各因素对CO_(2)捕集影响由大到小依次为吸收液进口温度、停留时间、吸收当量比和吸收液浓度;吸收液进口温度与停留时间对CO_(2)捕集有显著影响,吸收当量比和吸收液浓度对CO_(2)捕集影响较小;最佳工况组合为吸收液进口温度为40℃,停留时间为5 s,吸收当量比为100%,吸收液浓度为2.0 mol/L。

关键词：燃煤电厂 CO_(2)捕集苛性碱正交试验

复循环双极膜电渗析处理煤化工含盐废水制备酸碱的研究

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膜科学与技术 2023年第2期43卷 112-122页

作者：董隽薛上峰刘春红祁志福高强生沈江南浙江浙能技术研究院有限公司杭州311121 浙江省工业新水源工程中心杭州311121 浙江工业大学化工学院杭州310014

提出复循环双极膜电渗析工艺,实现煤化工含盐废水在低盐浓度进水条件下产生较高浓度酸、碱,从而避免盐水浓缩、二次除硬等预处理过程.采用正交设计实验,探究膜堆电压、盐/碱(酸)室体积比和盐室循环次数等因素对反应程度、再生酸碱浓度... 详细信息

提出复循环双极膜电渗析工艺,实现煤化工含盐废水在低盐浓度进水条件下产生较高浓度酸、碱,从而避免盐水浓缩、二次除硬等预处理过程.采用正交设计实验,探究膜堆电压、盐/碱(酸)室体积比和盐室循环次数等因素对反应程度、再生酸碱浓度、纯度、反应能耗、电流效率等指标的影响规律.结果表明,膜堆电压过低、盐/碱(酸)室体积比过大或盐室循环次数过高均会使盐室离子的迁移受阻.盐室循环次数是影响酸、碱产品浓度的最显著因素,盐/碱(酸)室体积比是影响反应能耗和电流效率的最显著因素.综合分析后确定了优化的工况参数:膜堆电压28 V,盐/碱(酸)室体积比2∶1,盐室循环次数3次.该工况下碱浓度达1.3 mol/L,酸浓度达1.0 mol/L,反应能耗3244 kWh/t-NaOH,电流效率50%.所得酸、碱产品适用于系统内部废水预处理,有利于实现煤化工含盐废水趋零排放和资源化利用.

关键词：煤化工含盐废水双极膜电渗析酸碱浓度

硫酸铵和尿素对废物焚烧过程中多种途径生成氯苯类的抑制作用

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环境科学 2014年第1期35卷 380-384页

作者：严密祁志福李晓东胡艳军陈彤浙江工业大学机械工程学院能源与动力工程研究所杭州310014 浙江大学能源工程学系能源清洁利用国家重点实验室杭州310027

氯苯类(CBz)是废弃物焚烧等过程中产生二英的前驱物,也被认为是实现二英在线检测的良好指示物,同时五氯苯(PeCBz)和六氯苯(HxCBz)也是持久性有机污染物(POPs).但氯苯在废物焚烧过程中的排放和控制尚没有受到足够重视,为此开展了模拟焚... 详细信息

氯苯类(CBz)是废弃物焚烧等过程中产生二英的前驱物,也被认为是实现二英在线检测的良好指示物,同时五氯苯(PeCBz)和六氯苯(HxCBz)也是持久性有机污染物(POPs).但氯苯在废物焚烧过程中的排放和控制尚没有受到足够重视,为此开展了模拟焚烧过程中硫酸铵和尿素对3种氯苯合成途径的抑制作用研究,包括飞灰合成,1,2-二氯代苯(1,2-DiCBz)转化高氯代苯等过程.结果表明,硫酸铵和尿素对氯苯的3种合成途径均有抑制作用,如1%尿素与废物混合焚烧对四氯苯、五氯苯和六氯苯的抑制效率分别达到了66.8%、57.4%和50.4%.比较硫酸铵和尿素对3种过程的抑制作用,认为尿素对氯苯具有更稳定的抑制能力.

关键词：硫酸铵尿素氯苯类抑制废物焚烧

双极膜电渗析应用于高盐废水再生酸碱的影响因素

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膜科学与技术 2023年第1期43卷 116-126页

作者：董隽刘春红薛上峰祁志福高强生董云迪沈江南浙江浙能技术研究院有限公司杭州311121 浙江省工业新水源工程中心杭州311121 浙江工业大学化工学院杭州310014

高盐废水的处理是煤化工废水零排放的关键环节.双极膜电渗析(BMED)可将盐转化为相应的酸和碱,并回用于酸碱调整等内部工艺过程,对煤化工高盐废水的资源化利用有重要意义.针对“预处理-纳滤分盐-反渗透浓缩-二次预处理-电渗析提浓-BMED... 详细信息

高盐废水的处理是煤化工废水零排放的关键环节.双极膜电渗析(BMED)可将盐转化为相应的酸和碱,并回用于酸碱调整等内部工艺过程,对煤化工高盐废水的资源化利用有重要意义.针对“预处理-纳滤分盐-反渗透浓缩-二次预处理-电渗析提浓-BMED再生酸碱”的煤化工废水集成处理工艺,以配制的NaCl溶液模拟纳滤产水作为BMED的原水,探讨其制备NaOH和HCl过程中的关键影响因素.采用三隔室构型BMED装置,以碱浓度、反应速率、电流效率及能耗等作为主要评价指标,考察盐室初始/残液浓度、电流密度、膜堆循环流量和电极液浓度及类型等对BMED运行性能的影响.结果表明,在盐室初始NaCl质量分数15%,盐室NaCl残液质量分数5%,电流密度500 A/m^(2),膜堆各室循环流量90 L/h,电极液3%NaOH的优化运行条件下,NaOH浓度可达1.50 mol/L,电流效率60%,能耗2079 kWh/t-NaOH.研究结果可为推进BMED在煤化工高盐废水资源化处理中的应用提供参考.

关键词：双极膜电渗析煤化工高盐废水零排放氯化钠

基于PVDF-co-HFP制备具有阻酸性能的交联型阴离子交换膜的研究

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膜科学与技术 2023年第2期43卷 68-79页

作者：薛上峰徐格婷祁志福董隽刘春红高强生沈江南浙江省白马湖实验室有限公司杭州310000 浙江工业大学化工学院杭州310014 工业新水源技术浙江省工程研究中心杭州311121

传统阴离子交换膜在电渗析酸浓缩过程中存在着严重的氢离子泄露.在此,我们采用PVDF-co-HFP作为聚合物主链,乙烯基咪唑作为功能基团,通过不同刚柔性交联剂的加入制备了系列交联型阻酸阴离子交换膜AEM-x(x=1、2、3)并研究了阻酸膜与传统... 详细信息

传统阴离子交换膜在电渗析酸浓缩过程中存在着严重的氢离子泄露.在此,我们采用PVDF-co-HFP作为聚合物主链,乙烯基咪唑作为功能基团,通过不同刚柔性交联剂的加入制备了系列交联型阻酸阴离子交换膜AEM-x(x=1、2、3)并研究了阻酸膜与传统阴离子交换膜在酸浓缩过程中的不同.通过红外等表征手段证实了所制备膜的理化性质.在电渗析过程中,AEM-x相较于普通的阴离子交换膜AHA具有更好的阻酸性能,其酸浓缩6 h后H^(+)浓度分别为0.64、0.68和0.74 mol/L均大于AHA(0.49 mol/L).特别是,AEM-3具有更好的酸浓缩性能,这表明了更稳定的交联结构有利于膜结构的稳定性,从而使得膜具有更好的阻酸性能.研究结果表明,所制备的交联型阴离子交换膜在酸浓缩领域具有广阔的应用前景.

关键词：酸浓缩阴离子交换膜 PVDF-co-HFP 电渗析

影响活性炭吸附处理高盐有机废水性能的结构性因素探究

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工业水处理 2023年第7期43卷 144-151页

作者：卓佐西徐颜军刘春红祁志福董莹李宇航高强生浙江省白马湖实验室有限公司浙江杭州310051 浙江浙能技术研究院有限公司浙江杭州311121

为阐明活性炭吸附废水中有机污染物在结构方面的关键影响因素,在对5种柱状活性炭开展FT-IR和N2等温吸脱附表征的基础上,以煤化工实际高盐有机废水为处理对象,通过静态吸附实验探究了具有不同孔隙结构特征的柱状活性炭的吸附行为,并进一... 详细信息

为阐明活性炭吸附废水中有机污染物在结构方面的关键影响因素,在对5种柱状活性炭开展FT-IR和N2等温吸脱附表征的基础上,以煤化工实际高盐有机废水为处理对象,通过静态吸附实验探究了具有不同孔隙结构特征的柱状活性炭的吸附行为,并进一步将这5种活性炭吸附性能的量化结果与孔隙结构特征逐一进行关联,线性拟合结果表明:柱状活性炭的介孔孔容及总孔容与其对有机物的平均吸附速率和吸附容量呈现良好的线性关系(R2>0.90),是影响吸附有机污染物能力的决定性结构因素;比表面积和平均孔径对吸附性能的影响依次减弱,而微孔孔容几乎无影响。本研究将有助于指导实际水处理过程筛选或研发高性能的活性炭吸附材料。

关键词：有机废水活性炭吸附性能结构性因素