失活石灰石自活化增强循环捕集CO_(2)特性

钙循环工艺是一种低成本高效率捕集CO_(2)技术,运行过程需不断补充新鲜吸收剂并排出失活吸收剂,实现失活钙基吸收剂原位资源化利用具有重要意义。为研究颗粒状石灰石失活后自活化特性,运用双固定床反应器制备了失活石灰石,分析了自活化后石灰石碳酸化转化率随循环次数的变化规律,采用XRD、SEM、N_(2)吸附等分析测试手段探究了自活化提高失活石灰石循环捕集CO_(2)性能机理。结果表明,失活石灰石置于环境中可吸收空气中水分生成Ca(OH)_(2),吸水率φ达100%后,继续吸水生成氢氧化钙水合物,极限吸水率为130%。不同程度自活化后的石灰石循环捕集CO_(2)性能均有不同程度提高,随吸水率变化呈线性升高趋势。与分析纯CaCO3相比,失活石灰石对吸水率变化更敏感,随吸水率升高其循环捕集CO_(2)性能提高更快。吸水率为130%时,自活化后石灰石循环捕集CO_(2)性能甚至优于新鲜石灰石。微观结构分析结果显示:新鲜石灰石因高温烧结而失活过程中,CaO晶粒尺寸由41.9 nm长大至72.2 nm,孔隙结构发生坍塌阻塞,比孔容和比表面积显著降低。经过自活化,煅烧后的石灰石中CaO晶粒尺寸降低,原本密实的表面重新生成孔隙结构;吸水率为130%时,晶粒尺寸降至35.1 nm,比孔容和比表面积分别恢复至新鲜石灰石的70.5%和107.6%,特别是10~100 nm孔隙得以再生,因此失活石灰石循环捕集CO_(2)性能恢复。虽然自活化过程会加剧失活石灰石颗粒磨损速率,但吸水率100%的自活化石灰石磨损导致直径每小时减小量仅为颗粒直径的0.55%。综上所述,自活化后的失活石灰石完全可替代新鲜石灰石,作为补充钙基吸收剂用于钙循环捕集CO_(2)。

准东煤半焦赤铁矿载氧体化学链燃烧及碱(土)金属迁移特性

准东煤在常规燃烧利用过程中出现严重的积灰结渣和CO_(2)排放等问题,极大地限制了其低碳清洁高效利用。采用中低温热解低阶煤生产半焦、焦油和热解气是煤炭分质分级利用的龙头技术,准东高碱煤热解半焦气化活性高,采用化学链燃烧方式有利于实现其低碳清洁高效转化。以CO_(2)为气化介质,赤铁矿石为载氧体,在固定床上开展准东煤半焦原位气化化学链燃烧特性研究,并探究了准东煤半焦中碱(土)金属(AAEMs)的迁移转化规律。研究表明,赤铁矿载氧体能够显著提高固定床反应器出口烟气中CO_(2)体积分数,然而随着载氧体与半焦质量比(mOC/mC)不断增加,CO_(2)体积分数先急剧增加而后趋于不变,最佳的mOC/mC为50:1,而700℃热解制取的准东煤半焦经酸洗脱灰处理后固定床反应器出口相应烟气中CO_(2)的选择性降低了8.95%,这表明准东煤半焦中具有催化活性的AAEMs显著影响其化学链燃烧性能。赤铁矿载氧体对准东煤半焦表面AAEMs的分布也有显著影响,与未加入时相比,Na、K元素在半焦表面呈现较为明显的团簇富集,Ca、Mg元素在空间分布上呈更为明显的依赖关系。采用原位气化化学链燃烧方式后准东煤半焦中的AAEMs向赤铁矿载氧体中发生迁移与转化,并生成霞石(NaAlSiO_(4))、钾长石(KAlSi_(3)O_(8))、钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7))、镁橄榄石(Mg_(2)SiO_(4))等高熔点矿物质,有效抑制了准东煤半焦中AAEMs向气相的挥发。

功能化离子液体活性位点强化CO_(2)捕集

碳捕集、利用与封存(CCUS)技术已经成为我国碳中和技术体系的重要组成部分。与工业领域常用的有机胺吸收剂相比,具有低挥发性、高稳定性和位点可设计等优点的功能化离子液体在化学吸收法捕集CO_(2)方面表现出独特的优势。综述了近年来功能化离子液体在CO_(2)捕集领域的研究进展,简述了功能化离子液体的结构分类和合成策略,详细阐述了功能化离子液体与CO_(2)发生化学反应的3类活性位点(氮位点、氧位点和碳位点)及相应捕集机理,并对将来功能化离子液体CO_(2)捕集技术的研究方向进行了展望。

能源结构下的环境问题及可持续发展措施

随着中国经济的不断发展,部分城市环境污染已经超过了自然环境的自净能力。城市生活污水、垃圾和废气均可引起水污染。工业排放、汽车尾气、地面扬尘等是空气污染的主要来源。固体废弃物如果处理不当,污染成分会通过水、气、土壤、食物链等途径进入环境。土壤污染会造成农作物减产,导致土壤性质恶化,植被减少,生物多样性降低,甚至威胁人类健康。本文主要分析目前的环境污染问题,并提出针对环境污染的有效措施,希望政府可以健全政策保障机制、开发利用可再生能源,倡导城市居民践行低碳生活方式。

焚烧炉高效清洁燃烧工艺研究及应用

国内某化工厂配置的两座焚烧炉,主要用于处理发酵尾气中未完全反应的CO,同时副产蒸汽供蛋白车间、蒸馏车间使用。为实现“双碳”目标,分析产生NO_(x)的影响因子,确定工业上可采用烟气跟空气混合的外部烟气回流方式来实现焚烧炉的清洁燃烧。提出了一种高效清洁燃烧装置,实现了烟气与空气混合的功能,进一步建立了焚烧炉不同热负荷输出下烟气残氧量、烟气与空气混合后的氧气浓度、助燃气体及助燃气体中的烟气流量设定策略。与传统的燃烧系统相比,所提出的高效清洁燃烧系统在全速升温、控速升温和保温阶段的煤气消耗分别增加了38.2 m~3/h,降低了382.85 m~3/h,降低了160.44 m~3/h;NO_(x)浓度分别降低了32.90、96.36、151.67 mg/m~3。

双碳背景下水电站工程环水保管理策划

为深入贯彻落实国家有关生态环境保护及水土保持的法律、法规及政策,加强水电站工程生态环境保护及水土保持管理,合理利用资源,减少或消除污染物排放,防止环境污染和生态环境破坏,减少或防止本项目施工沿线水土流失,最大限度减少施工活动对周围环境造成的不利影响,促进本项目的绿色、低碳、可持续发展,助力中国“3060碳达峰碳中和”目标实现。通过施工过程中对策划内容的逐项落实,以期实现环境保护与水土保持规范化管理。

废气脱硝气相反应法研究进展

化石燃料燃烧过程中产生的废气会含有有毒有害气体氮氧化物(NOx),其过量排放带来的大气污染和酸雨问题十分严重。通过对燃烧废气中NOx控制技术的介绍,重点分析了废气脱硝的主要方法—气相反应法的优势及存在的问题,提出了相关建议及开发高效低成本的脱硝技术仍是未来的必然趋势。

煤化工行业脱硫工艺的优化研究

随着煤化工行业的规模化发展,各类新技术也逐渐得到了广泛应用,其中的脱硫工艺在环保、技术与经济性等方面的优势都十分突出,能够充分满足脱硫行业建设及发展中的工艺需求,减少大气污染及酸雨,节约资源、成本,提高燃煤利用率,同时可根据燃煤条件及环境等基础因素,针对性的选择更为适宜的脱硫技术。因此,为了将脱硫工艺的效率及水平进一步提升,就需对其工艺优化措施展开研究及讨论,基于创新推动脱硫工艺的发展,为煤化工行业的进步及现代化建设奠定工艺基础。

现代煤化工产业硫磺回收的应用

新时代以来,环境保护政策日趋严格,而在煤化工的生产加工过程当中,不可避免的会产生含硫化合物的污染,因此关于硫磺回收技术的研究也越来越受关注了,特别是克劳斯硫磺回收工艺更受关注,因为其具有流程简单、操作灵活、安全性高、运行费用低等优点,本文即从克劳斯硫磺回收的工艺原理、克劳斯硫磺回收的方法及选择和硫磺回收装置的特点等方面对克劳斯工艺进行了总结。

DBD氧化NO过程氧化效率和反应器放电特性研究

采用双介质同轴介质阻挡放电反应器,系统地研究了低温等离子体氧化NO工艺反应物浓度(O_(2)和NO)、工艺参数(放电功率和气体流速)、关键放电指标(平均电子能量、平均电子密度和特定能量密度)和烟气组分(H_(2)O和SO_(2))对反应性能的影响,确定了最佳的反应物浓度组合(0.02%的NO和6%的O_(2))。结果表明,输入功率为40 W和气体流速为1.5 L/min时具有更好的氧化效率,最优的氧化效率可以达到68%。输入功率和气体流速的改变对能量密度(SED)具有较大的影响。较高的能量密度会导致逆反应的发生,较低的能量密度会导致关键的NO氧化反应不易发生,最佳的能量密度范围介于480~610 J/L之间。以上两种工艺参数对平均电子能量(E_(e))和平均电子密度(n_(e))几乎没有任何影响。H_(2)O的加入可以促进NO氧化,氧化效率的提升幅度可以达到6%,而SO_(2)的加入则会抑制NO的氧化。该项工作可以为DBD氧化NO工艺的设计和优化提供最基础的参考。

相变离子液体体系吸收分离CO_(2)的研究现状及展望

全球工业化的迅速发展及人口增长使得化石燃料消耗不断增加,导致二氧化碳(CO_(2))排放量逐年递增,引发全球化气候问题。醇胺吸收法目前在工业CO_(2)捕集应用最广泛,主要以单乙醇胺、甲基二乙醇胺等水溶液为吸收剂,存在溶剂损耗大、再生能耗高等问题,开发高效低能耗的新型吸收剂是实现CO_(2)大规模捕集的关键。离子液体具有气体亲和性好、蒸气压低、结构性质可调等特点,其中相变离子液体体系因节能潜力大被认为是新一代CO_(2)吸收剂,其吸收CO_(2)后由均相变为互不相溶的液-液或液-固两相,再生时仅需对CO_(2)富相加热处理,可有效减少吸收剂再生体积,降低再生能耗。重点总结近五年相变离子液体体系在CO_(2)分离的研究现状和进展,对不同相变行为的液-液和液-固相变离子液体体系分类阐述和讨论,并对其发展趋势进行展望。

赤泥水合粉煤灰脱硫性能

利用RM(赤泥)水合FA(粉煤灰)制备FARM(粉煤灰-赤泥吸附剂),并用于烟气中SO_(2)的脱除,研究了脱除温度、O_(2)体积分数和NO对FARM脱除SO_(2)性能的影响,并揭示了FARM脱硫的作用机理。结果表明:RM水合FA可提升其脱硫能力;脱硫过程主要是化学反应与化学吸附共同作用的结果,FARM中的(CaO)_(12)·(Al_(2)O_(3))_(7)和2MgO·SiO_(2)是脱除SO_(2)的活性物质,脱硫产物以SO_(4)^(2-)的形式存在;合适的脱除温度和O_(2)体积分数有利于脱硫性能的提升,NO的存在可在一定时限内改善脱硫效果,在500℃、5%O_(2)、500 mg/m^(3)SO_(2)和N 2(平衡气)条件下FARM脱硫效率大于90%的穿透时间和硫容分别可达66 min和106.92 mg/g。

磷酸盐改性高岭土对生活垃圾热解过程中重金属的富集

研究了磷酸盐改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属Cr、Cd、Pb、As的富集作用。相较Na_(2)HPO4和Na_(3)PO_(4)改性,NaH_(2)PO_(4)改性高岭土在生活垃圾热解过程中对重金属的富集作用更强。重金属的固留率随浸渍比的升高先增加后减小,随添加比的升高而增加,在浸渍比为5%和添加比为5%时具有较好的重金属富集作用。无添加剂时,在400~600℃范围内随着温度的升高,热解炭的潜在生态风险指数下降。添加高岭土能有效增加重金属残渣态的含量,从而降低热解炭的潜在生态风险。添加5%浸渍比下NaH_(2)PO_(4)改性高岭土(H2P-kaolin)后热解炭的生态风险随温度的升高略有增加,主要原因是熔融的偏磷酸钠增强物理吸附以及热解炭中重金属磷酸盐的可酸溶性,但综合生态风险均为低风险。由XPS分析得出加入H_(2)P-kaolin之后,吸附重金属的主要原因是由于高岭土与重金属生成硅酸盐以及NaPO_(3)、Na_(3)PO_(4)与重金属反应生成磷酸盐,其中磷酸盐的作用是吸附能力增强的主要因素。

利用Ce-Mn/Al_(2)O_(3)复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验设计

针对燃煤电厂SO_(2)排放法规日趋严格,而传统固硫剂高温固硫性能差的问题,设计了Ce-Mn/Al_(2)O_(3)复合催化剂降低燃煤中硫排放的综合实验。以纳米Al2O3为载体,采用共沉淀法制备了Ce-Mn负载型燃煤催化剂,在管式炉中进行高温固硫性能评价实验,采用热重法分析煤粉的燃烧性能,得到反应动力学参数。采用FESEM-EDS、TEM、XRD、XPS对催化剂进行表征。实验结果表明,Ce-Mn催化剂可以显著提高燃煤固硫效果,改善煤粉燃烧性能。该实验不仅能加深学生对脱硫工艺原理和应用的理解,掌握仪器使用、软件绘图和催化剂表征手段,还能增强学生对燃料清洁利用的认识,培养科研思维和创新能力。

煤泥热解过程中汞的释放特征研究

低热值煤燃烧过程中汞的排放是燃煤污染控制的重点研究方向,认识煤泥在不同热解条件下汞的释放特征是实现煤泥燃烧前脱汞的基础。以山西省低热值煤电厂中掺烧的煤泥为研究对象,利用程序升温热解-元素汞检测系统对煤泥热解过程中汞的释放特征进行了研究,重点考察了不同热解气氛、升温速率、热解温度对汞释放特征的影响,以揭示煤泥热解过程中汞的迁移机理。结果表明,空气气氛有利于汞在低温条件下的释放,同时元素汞的释放量减小;升温速率对煤泥中汞的释放温度区间没有明显的影响,较高的升温速率对煤泥中汞的释放起到促进作用;提高热解温度可以缩短汞的释放时间。

煤泥脱水机下料口除味设计

煤泥脱水机下料口气体通过风机将其输送到锅炉进行回收、焚烧,解决煤泥脱水机下料口气体上串至设备安装位置,及对周围环境污染问题。

CaO对煤中砷挥发性的抑制作用

在一定条件下CaO与As化合生成稳定的Ca3 (AsO4 ) 2 。模拟固定床燃烧试验 ,815℃下 ,CaO对煤中砷挥发性的抑制率范围在 3 0 5 %～ 37 35 % ,平均为 15 31% ,抑制效果明显。又进行了循环流化床燃烧试验 ,加入CaO后 ,砷在不同粒级流化床灰中的配置明显发生变化。细粒飞灰中砷含量明显降低 ,<0 0 30 8mm飞灰中砷含量从 172 8mg kg-1降至 17 6 7mg kg-1。烟道灰中砷含量降低 4～ 5 4倍以上。说明在煤燃烧过程中 ,一定温度条件下 ,CaO不仅可以固硫 ,而且对砷的挥发性也有明显的抑制作用。

燃煤电站布袋除尘器和静电除尘器脱汞性能比较

采用国际上通用的Ontario Hydro方法(OHM)对中国五个燃煤电站布袋除尘器(FF)/静电除尘器(ESP)前、后的烟气进行采样,应用美国EPA标准方法测定了烟气中Hg0、Hg2+和HgP的浓度。应用DMA80测定固体样品(煤、底灰、ESP飞灰)中的汞浓度。由汞平衡得出各个环节中汞所占的份额。由此得到FF和ESP脱除烟气中汞的性能。安装FF的电站1和2的综合脱除效率约为80%和20%,安装ESP的电站3、4和5的综合脱除效率分别为6%、20%和4%左右。这说明FF比ESP有更加优良的脱汞性能,而且FF/ESP脱除烟气中的汞受到很多因素的影响。

300MW燃煤电厂ESP和WFGD对烟气汞的脱除特性

采用燃煤电厂汞形态浓度取样测试OHM标准方法,对一座300 MW燃煤电厂静电除尘器(ESP)和湿法脱硫装置(WFGD)前后烟气进行了等速取样。使用美国Leeman Labs Hydra AA全自动汞分析仪检测烟气中的汞形态浓度。采集了固体样品,包括入炉煤、底渣、ESP电场灰、脱硫剂石灰石、脱硫产物石膏等,使用意大利Milestone公司生产的DMA80全自动汞分析仪检测固体样品中的汞浓度。计算锅炉系统的汞质量平衡,获得了ESP和WFGD前后烟气的汞形态浓度和分布规律,分析讨论了影响烟气汞形态转化的各种影响因素。结果表明,燃煤烟气中气态单质汞Hg0和气态氧化汞Hg2+占到总汞量的95%。煤渣中的汞可忽略不计;ESP对颗粒态汞Hgp的脱除效率达到95%以上,但是对Hg0和Hg2+脱除率不高。ESP对烟气总汞HgT脱除效率为12.77%～17.38%;WFGD对Hg2+的脱除率达到79.93%～90.53%,但是对Hg0没有脱除效果,其含量不仅没有下降反而有少量上升,说明有部分Hg2+在WFGD中被还原成Hg0。WFGD对HgT脱除效率为9.68%～29.36%;该电厂现有污染控制设备ESP+WFGD可以脱除全部的Hgp和大部分Hg2+,但是由于部分Hg2+的还原使得HgT的脱除效率在25.38%～38.38%。综合来看,该燃煤电厂的污染物控制设备在进行除尘和脱硫的同时,对汞的脱除率并不高,与燃煤中的氯含量较低有关。

氧化钙燃烧固硫添加剂的研究

在寻找钙基燃烧固硫添加剂，并探讨其机理的试验中，研究了碱金属化合物在不同含量、不同温度下对氧化钙固硫率的影响，试验结果表明，一些碱金属化合物能使固硫率增加约１０个百分点左右．采用ＳＥＭ和热天平分析了固硫率提高的原因。