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吸收剂颗粒脱除燃煤烟气中SO3的过程分析与结构优化

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吸收剂颗粒脱除燃煤烟气中SO3的过程分析与结构优化

作者：黄琛华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

燃煤电厂作为我国发电行业的中坚力量,其在发电的同时也造成了一系列的污染问题。锅炉炉膛内燃烧生成的SO3和SCR脱硝装置催化氧化产生的SO3不仅会影响后续烟气处理单元安全稳定运行而且还会造成环境污染,危害人体健康。向烟气中喷吸收... 详细信息

燃煤电厂作为我国发电行业的中坚力量,其在发电的同时也造成了一系列的污染问题。锅炉炉膛内燃烧生成的SO3和SCR脱硝装置催化氧化产生的SO3不仅会影响后续烟气处理单元安全稳定运行而且还会造成环境污染,危害人体健康。向烟气中喷吸收剂可以脱除SO3,但烟气中其他气体组分(SO2、O2)也会与吸收剂发生反应。本文建立了喷吸收剂脱除SO3的工业模型,分别从碱性吸收剂和亚硫酸盐吸收剂中选取Ca(OH)2和Na2SO3作为典型吸收剂,研究其应用于燃煤烟气SO3脱除的工业过程,为喷吸收剂技术的优化及应用提供指导。将晶粒模型与产物岛生长反应模式相结合,针对实际烟气的流动过程,建立了喷吸收剂颗粒脱除烟气SO3的反应模型并开发了相应算法,该模型可以较好的描述喷吸收剂脱除SO3的工业过程。首先基于恒温烟气条件下分析了颗粒结构参数对吸收剂脱除SO3性能的影响,模拟结果表明:减小粒径,增加孔隙率均可提升吸收剂脱除SO3的性能,增加比表面积可提高SO3脱除率和颗粒转化率,但会降低吸收SO3的选择性。继而模拟了烟气降温过程中吸收剂对SO3的脱除,分析了烟气氛围及钙/钠硫比的影响,结果表明:增加钙/钠硫比对SO3脱除率的提升最为明显,但会降低吸收剂颗粒的转化率;同时发现吸收剂颗粒的总转化率低。而后对单颗粒反应过程分析后发现,转化率不高是因为内扩散阻力阻碍了SO3向颗粒内部区域扩散,只有表面区域可有效吸收SO3。基于分析结果提出了一种复合结构吸收剂的制备思路,该吸收剂的结构为:以惰性颗粒为载体,表面涂覆活性组分的核壳结构。经模拟验证,复合结构吸收剂总转化率优于常规吸收剂。而后,研究了活性涂层结构参数对脱除SO3过程的影响发现,减小涂层厚度、增加孔隙率和比表面积均可进一步提升复合结构吸收剂脱除SO3的性能。最后,采用建立的工业模型模拟了将常规吸收剂与复合结构吸收剂用于脱除不同原烟气SO3浓度的过程,获得了钙/钠硫比的数值,可为不同燃煤机组在面向不同排放限值时SO3排放控制策略的制定提供借鉴。

关键词：烟气 SO3 吸收剂反应模型控制策略

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吸收剂复合改性对材料电磁性能的影响

航空材料学报 2018年第6期38卷 77-82页

作者：刘政何山黄大庆中国航发北京航空材料研究院隐身材料重点实验室北京100095

采用硅烷偶联剂对W型铁氧体类吸收剂和F型铁氧体类吸收剂进行复合改性,通过扫描电镜(SEM)研究偶联剂改性对吸收剂微观结构的影响,分析复合改性对吸波材料电磁性能的影响,并通过有效媒质理论(effective medium theory)讨论吸收剂电磁参... 详细信息

采用硅烷偶联剂对W型铁氧体类吸收剂和F型铁氧体类吸收剂进行复合改性,通过扫描电镜(SEM)研究偶联剂改性对吸收剂微观结构的影响,分析复合改性对吸波材料电磁性能的影响,并通过有效媒质理论(effective medium theory)讨论吸收剂电磁参数理论值与实际值的差异。结果表明:通过吸收剂复合改性可以实现复合吸波材料的电磁性能调整,实现材料宽带匹配,提高吸波材料吸收效率;改性后的吸波材料在8～18 GHz时反射率小于–10 dB,最小反射值可达–14.5 dB,附着力为6.32 MPa;耐热性能实验后,吸波材料外观和反射率无明显变化,说明复合改性后吸波材料耐环境性能优异。

关键词：吸收剂偶联剂电磁性能宽带吸收

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液体吸收剂捕集燃烧后CO的研究进展

化工进展 2023年

作者：苏辉辉王恩禄徐逸飞上海交通大学机械与动力工程学院上海交通大学中英国际低碳学院

近年来，以胺基溶液、氨溶液、碳酸盐溶液等为代表的液体吸收剂在捕集CO2方面表现出了处理能力大、价格廉价、技术成熟和应用广泛等特点，未来有望成为更经济、高效、绿色和可持续的碳捕集材料。本文首先综述了目前使用液体吸收剂捕集... 详细信息

近年来，以胺基溶液、氨溶液、碳酸盐溶液等为代表的液体吸收剂在捕集CO2方面表现出了处理能力大、价格廉价、技术成熟和应用广泛等特点，未来有望成为更经济、高效、绿色和可持续的碳捕集材料。本文首先综述了目前使用液体吸收剂捕集燃烧后CO2的现状，介绍了液体吸收剂捕集CO2的机理、影响因素以及增强捕集性能的策略和挑战。然后对比了各种液体吸收剂在捕集CO2方面的优缺点，并展望了液体吸收剂未来发展的前景。分析表明，单一液体吸收剂在捕集CO2方面性能相对较差，可以通过添加剂、抑制剂和共混物等手段进行改良。对现有工艺改进并结合新技术可以降低捕集过程中的能耗，但经济评估仍需加强。此外，当前的研究主要集中于单组分气体或双组分混合气体，未来的研究应多开展使用液体吸收剂捕集多组分混合气体中的CO2。

关键词：碳减排溶液吸收燃烧后捕集 CO 捕集吸收剂

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用于二氧化碳捕集的化学吸收剂研究进展

低碳化学与化工 2024年第1期49卷 94-104,112页

作者：刘大李王聪刘新伟于一夫中国天辰工程有限公司天津300400 天津大学分子+研究院天津300110

近年来,在全球大力推进碳中和的背景之下,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的发展进入“快车道”。在整个CCUS产业链条中,碳捕集既是首要环节也是重要节点。常用的碳捕集方法有化学吸收法、膜分离法和物理吸附法等,其中化学吸收法被认为是... 详细信息

近年来,在全球大力推进碳中和的背景之下,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术的发展进入“快车道”。在整个CCUS产业链条中,碳捕集既是首要环节也是重要节点。常用的碳捕集方法有化学吸收法、膜分离法和物理吸附法等,其中化学吸收法被认为是目前最有市场应用前景的二氧化碳捕集技术,但高能耗与高成本限制了其大规模发展。目前化学吸收法的研究重点主要集中于吸收剂的优化,以降低能耗。对近年来报道的多种化学吸收剂进行了分析和总结,主要聚焦各类化学吸收剂的吸收性能、吸收机理、优缺点和增强途径等方面,并对其未来发展前景进行了展望,以对高效化学吸收剂的开发提供借鉴。

关键词：二氧化碳碳捕集化学吸收法吸收剂燃烧后捕集

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碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的研究进展

化工进展 2021年第S01期40卷 404-410页

作者：李兵张其龙王猛李济琛席雯周灿华电电力科学研究院有限公司山东济南250013

氯是煤中的微量元素,在燃烧过程中以HCl气体的形式释放出来,对燃煤发电机组石灰石-石膏湿法脱硫设施造成不利影响。基于湿法脱硫吸收塔浆液中氯离子的物料平衡,本文提出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的技术思路,从碱性吸收剂种类、反... 详细信息

氯是煤中的微量元素,在燃烧过程中以HCl气体的形式释放出来,对燃煤发电机组石灰石-石膏湿法脱硫设施造成不利影响。基于湿法脱硫吸收塔浆液中氯离子的物料平衡,本文提出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气中HCl的技术思路,从碱性吸收剂种类、反应条件对脱除HCl的影响、HCl脱除机理方面对烟气脱氯技术进行了综述,指出了碱性吸收剂脱除燃煤烟气低浓度HCl的研究方向。

关键词：燃煤烟气氯化氢吸收剂反应条件机理竞争反应

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粉煤灰吸收剂固碳降碱工艺研究

低碳化学与化工 2024年第5期49卷 88-95页

作者：高林君白清才杜松国家能源集团国神公司陕西榆林719499 中国煤炭地质总局勘查研究总院北京100039

粉煤灰吸收剂固碳降碱工艺在减少二氧化碳(CO_(2))排放、资源综合利用和碱性废水处理等方面具有重要意义。以陕西榆林三道沟府谷电厂固体废弃物粉煤灰为原料,通过改性处理制备了粉煤灰CO_(2)吸收剂(简称“吸收剂”),研究了不同预处理剂... 详细信息

粉煤灰吸收剂固碳降碱工艺在减少二氧化碳(CO_(2))排放、资源综合利用和碱性废水处理等方面具有重要意义。以陕西榆林三道沟府谷电厂固体废弃物粉煤灰为原料,通过改性处理制备了粉煤灰CO_(2)吸收剂(简称“吸收剂”),研究了不同预处理剂(分别为乙酸(CA)、氯化钠(NaCl)和氢氧化钠(NaOH)溶液,质量分数均为85%)对吸收剂的固碳降碱性能和返碱、浸出性质的影响,并分析了温度和CO_(2)进气速率对固碳降碱工艺的影响。结果表明,NaOH能够有效破坏粉煤灰的球形玻璃体结构,释放活性组分。提高温度可以增大粉煤灰中的离子浸出速率,使反应向正向移动。增大CO_(2)进气速率能够提高CO_(2)在吸收剂中的溶解速率,但过高的CO_(2)进气速率会缩短气液接触时间,导致吸收效率降低。以NaOH溶液作预处理剂,在温度为60℃、CO_(2)进气速率为40 mL/min和吸收时间为5 h的条件下,该固碳降碱工艺的效果最佳,吸收剂的吸收效率可达27.89%,固碳性能为30.16 kg/t。

关键词：粉煤灰吸收剂二氧化碳固碳降碱工艺优化

新型高负载CO_(2)吸收剂开发与中试研究

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热力发电 2022年第5期51卷 89-96页

作者：叶舣张欢汪丽赵兴雷北京低碳清洁能源研究院北京102211 北京化工大学化学工程学院北京100029

低能耗化学吸收剂开发目前成为工业界焦点。针对北京低碳清洁能源研究院开发的NICE系列吸收剂,通过实验室测试其吸收-解吸性能、黏度参数、反应热和腐蚀性等性能,并在浙江大学中试平台对优选的NICE吸收剂进行了性能优化测试,考察了其在5... 详细信息

低能耗化学吸收剂开发目前成为工业界焦点。针对北京低碳清洁能源研究院开发的NICE系列吸收剂,通过实验室测试其吸收-解吸性能、黏度参数、反应热和腐蚀性等性能,并在浙江大学中试平台对优选的NICE吸收剂进行了性能优化测试,考察了其在500 t/a的CO_(2)捕集装置上的再生能耗。结果表明,实验室测试中,与MEA吸收剂相比,NICE-2吸收剂的最大负载量提高了54.5%,循环负载量提高了61.2%,反应热降低了6%~20%,对304不锈钢的腐蚀速率下降了81.3%,黏度与已商业应用的吸收剂接近;中试实验中的CO_(2)脱除率超过80%,优化的最低再生能耗(以CO_(2)计)为2.85 GJ/t,液气比为1.82 L/m^(3)。该研究初步验证了NICE吸收剂的低能耗性能,并为工业化应用提供了依据。

关键词：燃煤电厂二氧化碳吸收剂中试再生能耗

典型沼气氛围下吸收剂的CO2化学吸收平衡溶解度及经验模型

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太阳能学报 2020年第12期41卷 345-350页

作者：浦吉成余歌梁飞虹徐立强晏水平华中农业大学工学院农业部长江中下游农业装备重点实验室武汉430070

以CO2吸收饱和后的CO2负荷为指标,利用经典鼓泡吸收系统测量模拟沼气氛围下乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)、哌嗪(PZ)、L-精氨酸钾(PA)、甘氨酸钾(PG)等吸收剂的CO2吸收平衡溶解度,并考察吸收剂质... 详细信息

以CO2吸收饱和后的CO2负荷为指标,利用经典鼓泡吸收系统测量模拟沼气氛围下乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、N,N-二乙基乙醇胺(DEEA)、哌嗪(PZ)、L-精氨酸钾(PA)、甘氨酸钾(PG)等吸收剂的CO2吸收平衡溶解度,并考察吸收剂质量分数、反应温度和沼气中CO2体积分数的影响。结果表明:在相同反应条件下,DEEA和PZ具有最高的CO2平衡溶解度,可分别达到1.083、0.958 mol/mol;MEA、DEA、PA及PG次之(0.400~0.800 mol/mol),TEA最低,在20%质量分数时仅为0.363 mol/mol。另外,除PZ外,其他6种吸收剂的CO2平衡溶解度随吸收剂质量分数的增加而大幅下降。同时,7种吸收剂的CO2平衡溶解度均随反应温度的升高而下降,其中DEA和TEA降幅最明显。而CO2体积分数变化对DEEA、PZ和PG的CO2平衡溶解度的影响并不显著。最后建立6种典型吸收剂在沼气氛围下的CO2平衡溶解度经验计算公式,且计算值与实验值之间的相对平均误差在4%以内,显示经验公式具有良好的精度。

关键词：碳捕集吸收溶解度沼气吸收剂生物天然气

新型吸收剂与局部慢化剂相结合的快堆控制棒设计研究

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核科学与工程 2022年第1期42卷 44-52页

作者：郭辉顾汉洋冯快源于超上海交通大学核科学与工程学院上海200240 中广核研究院有限公司广东深圳518026

新一代快堆对其控制棒的安全性、使用寿命和经济性提出了更高的要求。传统快堆控制棒以碳化硼(B_(4)C)为吸收剂,但B_(4)C的气体释放、吸收力损失、高温包壳碳化失效及辐照膨胀限制了其安全使用寿命。本文利用能有效处理控制棒空间自屏... 详细信息

新一代快堆对其控制棒的安全性、使用寿命和经济性提出了更高的要求。传统快堆控制棒以碳化硼(B_(4)C)为吸收剂,但B_(4)C的气体释放、吸收力损失、高温包壳碳化失效及辐照膨胀限制了其安全使用寿命。本文利用能有效处理控制棒空间自屏蔽现象的确定论计算方法,设计并分析了基于替代吸收剂与局部慢化剂的快堆新型控制棒。本文从中子吸收能力、安全特性及废物处理等方面考察了硼化物、氢化物、稀土金属氧化物及金属四大类多种吸收剂。结果表明在不同吸收力区间,都有相应新型吸收剂可替代传统B_(4)C。大型快堆控制棒所需吸收力较低,可利用稀土金属氧化物作为长寿期吸收材料;中型快堆可考虑使用导热性优异的TiB_(2)或中子特性良好的HfH_(1.62);小型模块化快堆可考虑使用HfB_(2)作为超长寿期吸收剂。本文还介绍了吸收剂与慢化剂相结合的新型控制棒,结果表明局部慢化剂可加强控制棒吸收能力或节约吸收剂使用。本文结果将为快堆新型控制棒的研发提供重要参考。

关键词：快堆控制棒吸收剂慢化剂