SCCO_(2)作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO_(2)改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO_(2)流体对孔裂隙性的作用机制。研究表明:①SCCO_(2)作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强。②SCCO_(2)流体对煤具有“扩孔”作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低。③SCCO_(2)对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小。SCCO_(2)使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好。空气干燥基态煤样经SCCO_(2)作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因。

超临界CO_(2)作用下无烟煤结构响应特征及高压吸附机理

中国深部煤层气资源丰富,将CO_(2)注入深部煤层,在提高煤层气采收率同时,还可实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ECBM)。通常,深部煤层CO_(2)处于超临界态并显著影响煤体吸附能力,但对于超临界CO_(2)作用下煤体结构演化及吸附机理尚不清晰。为此,以山西晋城成庄矿二叠系山西组三号煤层为研究对象,开展了无烟煤对超临界CO_(2)的高压吸附实验,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光电子能谱(XPS)测试及比表面积(BET)测试,分析了超临界CO_(2)高压吸附引起的无烟煤化学结构与孔隙结构响应特征,最后揭示了无烟煤对超临界CO_(2)的高压吸附特性及吸附机理。研究结果表明:①超临界CO_(2)高压吸附存在突变点,35℃时突变点位于临界压力(8 MPa)附近,在突变点处的吸附能力最小;②超临界CO_(2)可使芳香环枝接官能团、醚氧键、羟基氢键断裂,脂肪结构甲基脱落,可为CO_(2)提供更多的吸附位点,增强了无烟煤表面吸附能力;③超临界CO_(2)改变无烟煤介孔的孔隙结构特征和分形特征,吸附后平均孔径、孔体积、比表面积、分形维数呈增大趋势,孔隙粗糙度增大,对孔隙结构改造作用表现为“增孔、扩孔、粗糙化”,可提供更多吸附空间,增强了无烟煤吸附能力;④在深部煤层中注入CO_(2),应优先选择高孔隙度、高渗透性储层,注入煤层环境应尽可能远离CO_(2)临界点区域,储层对CO_(2)才有最大吸附能力。结论认为,成果认识为深部煤层CO_(2)可注性及封存潜力评估提供了重要的理论依据,对煤层气高效开发具有重要现实意义。

煤层亚临界/超临界CO_(2)吸附特征与封存模式

大规模高效CO_(2)地质封存是短期内快速实现CO_(2)减排的关键途径之一,以吸附特征为主要封存机制的深部不可采煤层CO_(2)封存具有规模化实施的潜力。为研究深部煤层CO_(2)封存机制,以沁水盆地无烟煤为研究对象,开展了高温高压CO_(2)吸附实验,并采用简化局部密度模型(SLD-PR)拟合,分析了温压变化下不同孔隙的吸附相密度分布特征,揭示了以吸附相密度和最大吸附层厚度协同变化为核心的煤层CO_(2)封存机理,最后通过准确划分孔内吸附空间与自由空间,预测了不同埋深下煤层CO_(2)封存量。研究结果表明:(1)不同温度下超临界CO_(2)吸附曲线均表现出典型的超临界气体吸附特征,过剩吸附量(最大值介于1·25~1·75 mmol/g)在达到最大值后下降;(2)孔隙内CO_(2)吸附层分为接触层、内层和过渡层,亚临界CO_(2)在孔内以单分子层吸附为主,而超临界CO_(2)吸附方式为多分子层吸附;(3)最大吸附层厚度随埋深增加而减小,与温度呈正相关,而与压力呈负相关;(4)CO_(2)平均吸附相密度随埋深“先增后减”,总封存量与绝对吸附量曲线在CO_(2)处于超临界状态下存在差异。结论认为:(1)在吸附空间与吸附相密度协变下,煤层CO_(2)微观封存模式随埋深可分为亚临界单分子层吸附、超临界类气态多分子层吸附型以及超临界类液态多分子层吸附3种类型,自由相封存量对总封存量的贡献随埋深增加,但吸附封存仍是煤层CO_(2)封存的主要方式;(2)研究成果揭示了原位煤层超临界CO_(2)封存机理,能够为深部煤层CO_(2)封存能力评价提供新认识。

物理溶剂型相变吸收剂捕集CO_(2)研究进展

近年来,为进一步降低燃煤电厂产生CO_(2)造成的碳捕集能耗,基于传统有机胺化学吸收剂研发的相变吸收剂成为CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术的研究热点,相较于传统有机胺相变吸收剂,物理溶剂型相变吸收剂具有更优异的性能。首先,从传统相变吸收剂研究现状出发,阐述了传统相变吸收剂存在的不足;然后,以此为切入点,结合溶剂组成和相变机理,重点综述了物理溶剂型相变吸收剂,主要包括醇胺混合类、砜胺混合类和醚胺混合类溶剂的研究进展,从分相情况和性能提升等方面对其进行介绍和分析,比较其优缺点;最后,结合研究现状和工业应用需求,指出物理溶剂型相变吸收剂的未来研究方向。

燃煤电厂CO_(2)捕集的减排效率研究与展望

为了客观评价不同CO_(2)捕集技术的能耗水平,判别CO_(2)捕集技术的有效性和经济性,提出减排效率概念和计算模型。CO_(2)减排效率表示某种CO_(2)捕集技术的有效减排能力,即捕集单位CO_(2)所发生的CO_(2)有效减排量,减排效率模型对CO_(2)捕集技术的能耗进行归集和平准化计算,其值越大表明减排效果越佳。利用减排效率模型测算,目前我国燃煤电厂CO_(2)捕集技术的减排效率理论极值为98%,燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术的减排效率分别达到80%、70%和58%~68%。经工程应用实践验证,减排效率模型能满足评价要求。最后对CO_(2)捕集技术的发展进行了展望,认为未来随着捕集技术的不断进步和创新,CO_(2)减排效率将超过90%。

仰采煤柱面分源注液态CO_(2)惰化防火技术

容易自燃矿井工作面回采期间“两巷、两线和两隅角”为防火的重点区域,其中“两线”中的始采线和终采线防火尤为关键,也是防火的薄弱阶段。常村煤矿现阶段为残采阶段,正回收的21煤柱工作面受冲击地压灾害、采深、巷压、工程地质条件复杂等客观因素制约,再加之煤层发火周期短,工作面回采期间防火任务重。回顾以往工作面在初采、停采和撤除等时期均发生过自燃事故,考虑到初次回采仰采煤柱工作面与走向长壁工作面的差异性,研判、对比了注N 2和CO_(2)惰化优劣性,最终,决定采取注CO_(2)新防火技术方案,结合矿井实际,在近2年的摸索实践中对CO_(2)压注工艺进行优化和创新,演变了一套采空区分源压注CO_(2)防火工艺,在该工作面安装、初采和长期停采等关键阶段均发挥了出色的防火效果,降低了发火风险,保证了安全生产,并由义煤公司制定了一项注CO_(2)防火技术规范,已推广应用。

基于DA-DE-SVM智能模型的煤岩体SC-CO_(2)压裂效果预测

煤岩体压裂效果是超临界CO_(2)(SC-CO_(2))压裂工程设计的主要依据。为准确预测煤岩体SC-CO_(2)压裂效果,基于多孔相向裂缝动态扩展模拟,筛选确定影响煤岩体SC-CO_(2)压裂效果的6个地质因素和4个施工因素,提出了一种集成支持向量机(SVM)、蜻蜓算法(DA)、差分进化算法(DE)的混合人工智能模型,利用支持向量机构建SC-CO_(2)压裂效果与其影响因素之间的关系,并利用蜻蜓算法、差分进化算法联合优化支持向量机的超参数。以相关系数、均方根误差、平均绝对误差为评价指标对混合人工智能模型性能进行了评估,并采用MIV方法对模型输入变量进行了敏感性分析,结果表明:本文提出的DA-DE-SVM智能模型能很好预测煤岩体SC-CO_(2)压裂效果,其训练集的R值为0.9572,测试集的R值为0.9316。SC-CO_(2)压裂效果影响因素的重要程度从高到低依次为:相邻压裂钻孔水平距离>垂直地应力>压裂液注入速率>相邻压裂钻孔垂直距离>煤体抗拉强度>水平地应力>压裂液温度>煤体渗透系数>煤体初始孔隙压力>煤体弹性模量。研究成果可为SC-CO_(2)压裂工程参数优化设计及工程应用提供重要指导。

超临界CO_(2)作用下煤岩组合体力学特性损伤及裂隙演化规律

将CO_(2)注入到深部不可采煤层是实现CO_(2)地质封存的有效途径之一,但CO_(2)在高压、高温作用下会处于超临界状态,为了探究超临界CO_(2)作用对煤系储层结构的影响,基于自主研发的超临界CO_(2)浸泡实验系统,结合声发射测试系统及RFPA3D数值模拟,研究了3种煤层厚度和3种顶底板岩性的“岩-煤-岩”(RCR)组合试件在超临界CO_(2)作用下的力学损伤特性及其裂隙扩展演化规律。研究结果表明:(1)超临界CO_(2)作用后,随煤厚增加RCR组合体抗压强度劣化幅度逐渐增大,弹性模量劣化幅度逐渐降低,而当岩煤强度比不同时,抗压强度和弹性模量劣化幅度基本一致,未呈现较大差异;(2)超临界CO_(2)作用会促进煤体塑性破坏,加剧RCR组合体由拉伸劈裂破坏向剪切塑性破坏转变的趋势,RCR组合体塑性破坏程度与煤厚和岩煤强度比均成正相关关系;(3)超临界CO_(2)浸泡作用促使RCR组合体更早进入弹性变形阶段,且经历更为短暂的弹性变形后发生失稳破坏,煤厚越大影响越大,而岩煤强度比影响较小;(4) RCR组合体失稳态势与煤厚成正比、与岩煤强度比成反比,破坏时动力显现强度与煤厚成反比,与岩煤强度比成正比;(5) RCR组合体总能量、耗散能、弹性能、盈余能随煤体厚度增加而逐渐降低,随岩煤强度比的增大而逐渐增大,超临界CO_(2)作用会使RCR组合体试件弹性能占比降低,耗散能占比升高,盈余能占比降低。综合上述研究成果可知,煤层越厚的地层越容易发生失稳,顶底板岩层强度越高的地层越不容易发生失稳,地层失稳破坏时动力显现强度与煤厚成反比、与岩煤强度比成正比。故在满足CO_(2)注入封存量前提的一定区域地层内,应选择顶底板岩层强度较高、煤层厚度较薄的区域地层封存CO_(2)安全性更高。该研究成果可为CO_(2)注入到深部不可采煤层进行地质封存的安全性提供一定的理论借鉴。

燃煤火力发电机组与钙基CO_(2)捕集系统的一体化设计与分析

燃煤机组捕集CO_(2)对于我国“双碳”目标的实现至关重要。将燃煤发电机组和钙基碳捕集系统进行一体化集成,改造锅炉受热面布置与热力系统的配置,可提升系统能量集成度;分别构建基于蒸汽朗肯循环(steam rankine cycle,SRC)和SCO_(2)-蒸汽联合循环(SCO_(2)-steamcombinedcycle,CSCC)的发电、碳捕集一体化系统,利用?方法和热效率法计算其热力性能,基于平准化发电成本和碳捕集成本评价其经济性。结果表明,CSCC一体化系统?效率为39.05%,捕集CO_(2)造成的?效率损失为3.91%;利用SCO_(2)替代水蒸汽回收碳捕集系统余热能够减少?损失,使得CSCC一体化系统性能优于SRC一体化系统;CSCC一体化系统的平准化发电成本为654.9元/(MW·h),碳捕集成本为135.1元/t CO_(2)。一体化系统可实现燃料化学能和碳捕集余热的一体化协同转化和高效利用,并能降低碳捕集成本。

宽负荷下切圆燃煤锅炉H_(2)S分布特性的数值模拟

锅炉采用空气分级燃烧降低NO_(x)排放的同时也提高了主燃区H_(2)S体积分数。炉墙壁面过高的H_(2)S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电,大型燃煤机组灵活调峰的需求增加,不同负荷下的水冷壁近壁面H_(2)S分布特性值得关注。通过正交试验分析了切圆燃煤锅炉运行参数对水冷壁近壁面H_(2)S体积分数分布的影响。选取一台超临界600 MW切圆燃煤锅炉建立数值模型,设计L_(16)(4^(5))正交工况,覆盖100%BMCR、75%THA,50%THA以及35%BMCR四种负荷。建立了自定义SO_(x)生成模型以确定燃料硫的析出和转化路径,模型包含多表面反应子模型以描述焦炭与O_(2)/CO_(2)/H_(2)O等3种气体的异相反应,并确定焦炭气化反应消耗量占总消耗量的比例,进而对炉膛H_(2)S空间分布进行了模拟计算。研究表明,近壁面高体积分数H_(2)S区域主要位于投运燃烧器层中最下层燃烧器以下以及最上层燃烧器以上至SOFA层之间,烟气切圆沿炉膛高度增加逐渐增大是造成后一区域H_(2)S体积分数较高的重要原因。35%BMCR负荷下水冷壁重点区域的H_(2)S平均体积分数为364μL/L,明显低于其他负荷。锅炉运行参数对重点区域H_(2)S体积分数影响程度的排序为:锅炉负荷>一次风率>主燃区空气过量系数>假想切圆直径>燃烧器竖直摆角。

基于Box-Behnken设计的CO_(2)防灭火数值模拟

为研究分析不同位置下注CO_(2)、不同注CO_(2)流量及不同温度CO_(2)对防灭火的影响,选取阳煤五矿8406工作面为研究对象,在数值模拟基础上,采用Design Expert软件进行BoxBehnken试验设计,构建了采空区氧化带最大宽度在三因素、三水平条件下的二次回归响应曲面模型,并对不同条件下采空区氧化带最大宽度进行了预测与分析。结果表明:氧化带最大宽度随注CO_(2)流量增加而降低,随CO_(2)注入温度增加而增加;二次回归方程显著性判断值P<0.0001,极显著,失拟项为0.2537,不显著;当注CO_(2)位置在20~40 m,注CO_(2)流量在720~1080 m^(3)/min,注CO_(2)温度在278~288 K之间,对氧化带最大宽度一次项重要度排序为注CO_(2)流量>注CO_(2)温度>注CO_(2)位置;二次项重要度排序为注CO_(2)位置和注CO_(2)流量>注CO_(2)位置和注CO_(2)温度>注CO_(2)流量和注CO_(2)温度,且注CO_(2)位置、注CO_(2)流量和注CO_(2)温度间均无交互作用;最优参数设置为:注CO_(2)位置为30 m,注CO_(2)流量为900 m^(3)/min,注CO_(2)温度为283 K。

超临界CO_(2)作用下煤体结构面剪切硬化特征与本构模型

在深部煤层(> 800 m) CO_(2)地质封存过程中,受高温高压作用影响,CO_(2)常以超临界态存在。受非均匀地应力及注入流体压力作用下,煤层中发育的大量节理、裂隙等结构面会发生剪切滑移,进而影响煤体力学性能并增加CO_(2)泄露风险。因此,揭示超临界CO_(2)长期作用下煤体结构面剪切力学特性,是保证封存安全性的关键。通过开展超临界CO_(2)不同浸泡时间后的煤体结构面直剪力学试验,结果表明:(1)随着超临界CO_(2)作用时间增加,煤体结构面剪切强度和剪切刚度均逐渐减小;超临界CO_(2)浸泡14 d后,煤体结构面剪切强度和剪切刚度分别降低40%和28%。(2)超临界CO_(2)作用时间增加会导致煤体结构面剪胀变形减小,剪缩效应明显,同时造成结构面微凸体破碎体积增加;超临界CO_(2)浸泡14 d后,煤体结构面破碎体积量增加至未浸泡的1.5倍。(3)煤体结构面剪切过程中剪应力与声发射参数之间存在着很强的相关性,振铃计数在峰值应力处增至最大;随着超临界CO_(2)作用时间增加,声发射累计振铃计数、累计撞击数与累计能量等参数均逐渐减小,煤体结构面脆性破裂特征减弱,塑性增强。(4)未浸泡煤体结构面呈现出明显剪切软化特征,而超临界CO_(2)作用后煤体结构面剪切向硬化特征转变,通过建立一种新的结构面剪切本构模型,能够很好表征上述转变特征,且模型理论值与试验值有较高拟合程度。

超临界CO_(2)布雷顿循环燃煤发电研究进展

介绍了典型的超临界二氧化碳布雷顿循环系统布局,重点论述了超临界二氧化碳燃煤动力锅炉设计、再压缩超临界二氧化碳循环燃煤发电系统优化和系统经济性分析,对超临界二氧化碳燃煤动力系统的发展前景与挑战提出了建议。

燃煤电厂碳-氢-风-光-电耦合模型初探——基于“富氧燃烧”CO_(2)捕集技术

燃煤发电是我国火力发电行业最主要的CO_(2)排放来源。CO_(2)捕集是最直接的控制CO_(2)排放措施,其中富氧燃烧技术具有燃烧效率高、CO_(2)纯度高、排烟损失小、设备占地小等优点,但是较高的制氧成本制约了富氧燃烧技术的应用推广。文章提出了基于“富氧燃烧”的碳-氢-风-光-电耦合模型,以富氧燃烧的CO_(2)捕集技术为基础,以氧气的制取、供应和利用为媒介,以水电解制氢行业为依托,构织新能源-传统能源深度融合的CO_(2)减排体系。基于“富氧燃烧”模式的碳-氢-风-光-电耦合模型应用场景具有显著的经济效益和环境效益:(1)耦合模型应用场景可以有效降低CO_(2)排放量,提升新能源的消纳能力。(2)宏观层面可有效避免搁浅成本,降低实现“双碳”目标的经济成本;微观层面可以提高锅炉燃烧效率,降低“绿氢”成本。(3)具有显著的环境效益,能够有效降低锅炉污染物排放。建议通过项目示范和工程实践进一步验证耦合模型的科学性和可行性,从科技创新和成本平价入手,促进技术产业化和商业化应用。

基于SAXS的超临界CO_(2)-H_(2)O流体对煤纳米孔隙结构的影响研究

超临界CO_(2)(SCCO_(2))流体对含水煤层纳米孔隙结构的改变将显著影响目标煤层的CO_(2)封存能力;为此,基于流体地球化学反应装置,以长焰煤、气煤和无烟煤为研究对象,模拟了SCCO_(2)-H_(2)O混合流体(温度45℃、压力12 MPa)与3类煤阶煤的地球化学反应;在此基础上,采用小角X射线散射(SAXS)研究了纳米孔隙结构及其非均质性对SCCO_(2)-H_(2)O流体的响应。结果表明:SCCO_(2)-H_(2)O作用重塑了煤的纳米孔隙结构,但不同煤阶煤的纳米孔隙对混合流体的响应有所差异;SCCO_(2)-H_(2)O流体作用后,长焰煤孔隙度、比表面积和小于5 nm的孔隙含量降低,但大于5 nm的中孔含量增大;气煤微孔含量减小,但中孔含量和比表面积显著增大;无烟煤孔隙度和比表面积均提高;煤基质溶胀、SCCO_(2)流体萃取、矿物的溶解和迁移的综合作用造成煤纳米孔隙的差异演化;SCCO_(2)-H_(2)O流体增强了低中阶烟煤孔隙分布的非均质性,以气煤尤为显著,但降低了所有煤样孔隙表面的不规则性。

离子液体捕集火电厂烟气CO_(2)模拟与分析

CO_(2)捕集过程的高能耗限制了减排技术的应用,开发新型高效的捕集介质是降低能耗、推广减排技术的关键。利用实验数据对离子液体[hmim][Tf2N]的物性以及[hmim][Tf2N]-CO_(2)气液相平衡进行建模,搭建了物理吸收CO_(2)的燃煤电厂脱碳工艺流程模型。结果显示,填料高度和吸收压力的提高对CO_(2)吸收有利,贫液进料温度会影响CO_(2)溶解度和离子液体黏度,使CO_(2)脱除率先上升后下降。综上,选取吸收塔填料高度为20 m、吸收压力为4.0 MPa、贫液进料温度50℃为最优操作条件。为了降低能耗,再生过程中采取变压方式,将高压富液减压至0.1 MPa实现CO_(2)分离和离子液体再生,几乎没有介质损耗。对系统的能耗分析表明,多级压缩机在系统中能耗最高,吸收压力对系统能耗和成本影响最大,4.0 MPa吸收压力下系统经济性较高。在优选条件下,CO_(2)捕集能耗为2.21 GJ/t,相比传统乙醇胺脱碳系统更加节能。

燃煤电厂CO_(2)捕集技术研究

CO_(2)作为主要的温室气体之一,其大量排放对环境和生活造成了一定的影响。在“碳达峰、碳中和”的目标下,急需开发有效的CO_(2)捕集技术。详细介绍了CO_(2)的三种捕集技术:燃烧前碳捕集、燃烧中碳捕集和燃烧后碳捕集。其中燃烧后碳捕集技术包含吸附法、吸收法、膜分离法和低温分离法。

小容量燃煤S-CO_(2)发电系统热力学构建路径分析

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环具有灵活、紧凑的特点,小容量燃煤S-CO_(2)电厂可作为分布式能源系统的调节电源。该文以小容量燃煤S-CO_(2)发电系统热力学构建为目标,从循环结构和主汽温压参数的选择出发,提出以下系统构建路径:1)结合燃煤热源特点,从系统高效和技术经济性出发选取循环结构;2)通过主汽压力对循环热效率的敏感性分析,选取最优压力;3)从材料高温强度的角度出发,避免S-CO_(2)锅炉受热面超温过热,进而在材料边界条件下,选取主汽温度。基于此路径,提出更适合于燃煤热源的三压缩末级部分压缩循环(tri-compressions with last-stage partial compression,PTC),并且增加一次再热(reheating,RH)措施,推荐PTC+RH为小容量机组基本循环,选取25MPa/605℃为小容量机组主汽温压参数,最终完成了50MW耦合锅炉模型的燃煤S-CO_(2)系统设计,系统发电效率达到41.15%。该研究结果对小容量S-CO_(2)系统构建具有一定指导意义。

N-氨乙基哌嗪与甘氨酸钠CO_(2)吸收剂配方研究

化学吸收法是捕集燃煤电厂烟气中CO_(2)应用最为广泛的技术之一,但其存在吸收容量较低及再生能耗较高等问题,因此开发新型高效CO_(2)吸收剂代替传统单乙醇胺(MEA)吸收剂是当前研究的重点之一。以质量分数为30%的MEA作为参考标准,研究不同配比的N-氨乙基哌嗪(AEP)+甘氨酸钠(SG)复配溶液对CO_(2)的吸收和解吸性能,通过添加不同助剂调节溶液pH值提高吸收剂再生性能,通过对比吸收剂的吸收量、吸收速率、解吸量、解吸速率、吸收-解吸循环性能以及再生能耗,优选出35%AEP+5%SG+1%柠檬酸为最优复配吸收剂。结果表明,配比为35%AEP+5%SG+1%柠檬酸吸收剂CO_(2)吸收量3.70mol/L,解吸量为3.55mol/L,解吸率达96.05%,单位再生能耗为136.75 kJ/mol,与质量分数30%MEA相比,吸收量提高1.18倍,解吸量增加2.17倍,解吸率提高30.93%,再生能耗下降33.90%。经过10次循环试验后,该复配溶液循环稳定性良好,再生性能较优,具有潜在的应用价值。

超临界CO_(2)锅炉研究综述

燃煤超临界二氧化碳发电机组具有高效灵活的优势,对促进我国传统火力发电由基础负荷向调峰负荷转变具有重要作用。超临界二氧化碳锅炉是燃煤发电与超临界二氧化碳循环结合的关键核心设备,为了理清超临界二氧化碳锅炉的技术难点和研究进展,本文系统梳理国内外超临界二氧化碳锅炉研究现状,总结分析了超临界二氧化碳锅炉技术难点和解决方案的特点,指出了超临界二氧化碳锅炉的未来研究方向。主要结果为:(1)相比传统蒸汽锅炉,超临界二氧化碳锅炉工质平均吸热温度更高,因而受热面温度也更高,受热面超温的风险更大;超临界二氧化碳锅炉的工质流量是传统蒸汽锅炉的6~8倍,受热面阻力控制难度更大;超临界二氧化碳锅炉污染物生成量和脱除方案具有独特性。(2)耦合烟气侧和工质传热的数值模拟方法,可以用于优化燃烧系统和受热面布置,从而降低受热面超温的风险。(3)辐射受热面并联的方法可以显著降低锅炉的阻力,但是会使炉膛结构更加复杂。(4)目前关于超临界二氧化碳锅炉污染物排放和脱除方法的研究还较少,缺乏全面的研究和切实可行的方案。目前学术界和工业界对超临界二氧化碳锅炉的研究多停留在理论分析和设计优化方面,实验研究和工程示范较少,存在减阻方案不理想,污染物排放特性和控制方法不全面,灵活性研究缺乏等问题。为了推动燃煤超临界二氧化碳循环发电技术走向工程应用,未来需在下列方向取得突破:简单易行的超临界二氧化碳锅炉减阻方案,系统全面的超临界二氧化碳锅炉的污染物排放特性和控制方法,超临界二氧化碳锅炉灵活特性和受热面应力调控方法,以及超临界二氧化碳锅炉的实验或工程示范。