2060碳中和

• 我国氢能源利用前景与发展战略研究

  徐连兵;

  在全球能源向清洁化、低碳化、智能化发展的趋势下，发展氢能源产业已成为当前能源技术变革的重要方向，对我国实现新时代能源转型意义重大。基于此，对我国氢能源利用前景与发展战略开展系统研究。首先，结合我国氢能源产业链特点，从制氢、储氢、用氢等方面阐述了我国氢能源发展现状，在制氢方面，我国每年氢气产能约4 100万t、产量约3 342万t,是全球最大的产氢国；在氢气储运方面，由于应用规模小、技术装备水平低等因素，我国氢能源运输能力建设严重滞后，与国外存在显著差距；在加氢站建设方面，我国已建成运营加氢站127座，加氢站的设计、建设以及三大关键设备均实现国产化；在用氢产业方面，我国在交通领域、发电领域以及其他信息领域得到一定程度的商业化应用，特别是氢燃料电池产业得到快速发展。其次，对我国氢能源利用存在主要问题进行了深入分析，认为当前我国氢能源产业集群发展初见成效，但与国际氢能源发展相比，我国氢能源开发利用面临严峻挑战，特别是在燃料电池技术发展、氢能源产业装备制造等方面，缺少立足长远的国家氢能源发展战略与综合规划，亟待从发展战略与规划、基础研究、应用研究、产品开发、规范标准、性能测试、技术实证、商业创新等方面全面研究与布局。最后，对我国氢能源利用前景与应用场景进行系统分析，提出推进氢能源利用的战略举措和建议：在战略举措方面，一是要契合国家战略，坚持规划引领，做好氢能源产业发展战略规划；二是应突出平台效应，协同创新发展，发挥好各类核心氢能源产业化平台作用；三是要加强科技创新，深化产学研合作，加强协同创新，充分发挥科技创新在全面创新中的引领作用；四是健全人才机制，打造核心优势，充分调动科技人员的积极性和创造性。在政策建议方面，需进一步强化氢能源在国家能源体系中的重要地位，加强核心技术自主研发与技术标准体系建设，因地制宜选择氢能源产业发展路线，并适当引导国有资本在氢能源产业的优化布局，确保我国氢能产业的健康持续发展。

  2022年09期 v.28;No.145 1-10页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4341K]
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“CO_2高效捕集及资源化关键技术”专题

• Li₄SiO₄基CO₂吸附材料研究进展与趋势

  胡希璇;潘登;薛天山;黄亮;王强;

  随着人类社会工业化进程的加快，温室气体排放量随之增加，导致温室效应加剧。在所有温室气体中，CO_2占比最多、贡献最大，被认为是引起全球变暖的主要因素。人为排放的CO_2主要来自工业生产过程中化石燃料的燃烧，为实现碳中和目标，除了推广清洁能源、提高能源利用效率和增加植物碳汇等措施外，对工业排放的CO_2进行捕集封存必不可少。目前限制CO_2捕集和分离工艺应用的主要因素是成本过高，为解决该问题，开发第2代低能耗固体CO_2吸附材料对推动工业源CO_2减排具有重要意义。Li_4SiO_4凭借较高的吸附容量、较低的再生能耗和成本在高温CO_2捕集领域具有良好的应用前景。为推进Li_4SiO_4材料在碳捕集、利用和封存(CCUS)工艺中的应用，综述了Li_4SiO_4基吸附材料的研究进展，介绍了不同合成方法及合成条件对Li_4SiO_4材料的影响，论述了材料的性能改性方法及其影响机制，归纳了近年来Li_4SiO_4材料的成型及应用技术，最后总结了目前Li_4SiO_4基吸附材料发展过程中面临的挑战并提出该领域的发展趋势。Li_4SiO_4吸附CO_2的过程可分为化学吸附和孔内扩散，其中扩散过程是Li_4SiO_4吸附CO_2的决速步骤，通过调控合成工艺可获得具有更小粒径及多孔结构的吸附剂材料，从而促进CO_2扩散过程。此外，利用碱金属盐负载也可改善吸附剂表面活性点位，从而提高其吸附动力学。对于材料成型应用，传统挤压造粒易造成Li_4SiO_4颗粒孔道结构破坏和比表面积降低，一般可通过模板支撑和造孔剂添加进行改善，对于成型材料还需合适的反应器及吸脱附工艺匹配，目前这些研究有待进一步优化。Li_4SiO_4基材料处于从基础研究向工程应用过渡的阶段，除了对吸附材料有更高活性及稳定性需求外，其规模化生产及成型、合成成本、吸脱附能耗、应用场景及捕集后CO_2的处理处置等也是亟待研究的重点方向。

  2022年09期 v.28;No.145 11-29页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 32663K]
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• 微藻固碳光合作用强化策略及展望

  毛炜炜;张磊;尹庆蓉;李鹏程;胡毡;宋春风;

  随着工业技术的飞速发展和化石能源的大量使用，CO_2排放量逐年增加，其引起的全球变暖是全球环境和经济领域最关注的话题之一。CO_2捕集利用与封存技术(CCUS)是我国实现碳达峰、碳中和目标的关键技术，对我国减少CO_2排放、构建生态文明具有重大意义。微藻具有生长速度快、对极端环境适应性强、生产成本低等优点，其介导的CCUS技术能吸收固定CO_2并将其转化为高附加值产品。该过程中微藻种类对确定CO_2固定效率和生物质产量起至关重要的作用。目前许多综述性研究都集中在利用微藻进行碳捕集、利用和储存方面，鲜见关于提高微藻碳捕集效率的最新策略相关综述。基于微藻固碳技术的发展现状，系统讨论了微藻的光合作用和固碳机理。回顾了微藻菌株固定CO_2最新进展，重点关注用于燃煤烟气的微藻改良和改进。全面总结了提高微藻光合效率的最新趋势和策略。随机诱变、适应性实验室进化和基因工程等几种修饰和改良微藻菌株的策略可用于产生理想的藻种。其中，基因工程不仅可截断集光复合体(LHC)的天线尺寸来提高光合效率，还可提高Rubisco的速度和选择性。通过向微藻培养物中添加纳米材料(NMs)进行干预策略，可增强CO_2在溶液中扩散/溶解，显著提高光系统Ⅱ(PSII)中的相对电子传输速率及微藻中活性氧(ROS)水平，从而改善对类胡萝卜素的一般光合作用。最后，明确了该技术面临的挑战和未来发展方向，提出应继续研发能耐受烟气的高效微藻固碳系统。

  2022年09期 v.28;No.145 30-43页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 4218K]
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• 有机胺CO₂吸收技术研究现状与发展方向

  陆诗建;贡玉萍;刘玲;康国俊;陈曦;刘苗苗;张娟娟;王风;

  CO_2排放量迅速增加，严重威胁人类生存环境及气候变化，如何减少碳排放量是关注热点。化学吸收法是捕集CO_2的主要方法之一，其脱除CO_2的实质是利用碱性吸收剂溶液与烟气中CO_2逆向接触并发生化学反应，形成不稳定盐类，而盐类在一定条件下会逆向分解释放出CO_2而再生，从而实现CO_2从烟气中分离脱除。以醇胺溶液为吸收剂的化学吸收法技术开发相对成熟，且分离效果好、操作简单，在电力、钢铁、水泥、化工等行业得到广泛应用。醇胺溶液是化学吸收法的核心，目前应用于工业减排的醇胺溶液包括一级醇胺溶液、二级醇胺溶液、三级醇胺溶液以及空间位阻胺等。综述了4种典型的醇胺溶液和低浓度烟气吸收法胺液的国内外研究现状，介绍了国外三菱重工的KM-CDR工艺、壳牌康索夫脱硫脱碳工艺、陶氏化学Ucarsol溶剂的配套工艺、西门子氨基酸盐溶液的配套工艺、Powerspan的ECO_2工艺，同时对阿尔斯通的富氧燃烧技术进行了总结；国内在碳捕集方面研究时间较短，在“双碳”计划推动下，碳减排成为近年来国内研究的重点和热点，论述了浙江大学、华北电力大学、北京化工大学以及中国矿业大学等高校和研究院的研究成果，调研结果表明国外应用规模达到百万吨级，国内技术水平接近，可达10万t级，应用规模尚有较大差距；目前，化学吸收法已有工业应用，国内已建成多个碳捕集示范工程，系统介绍了华电句容电厂1万t/a CO_2捕集示范工程、国华锦界电厂15万t/a CO_2捕集示范工程以及胜利油田4万t/a燃煤CO_2捕集与驱油示范工程等典型案例。当前国内外燃煤电厂CO_2捕集示范工程的规模总体较小，仅有3项百万吨级示范工程，其中中石化建成了我国首套百万吨级的碳捕集项目，这对我国碳捕集行业的发展具有里程碑意义。在有机胺捕集CO_2领域，应重点在吸收剂再生能耗与降解性降低、捕集系统热能综合利用与回收、高通量CO_2捕集吸收反应器研制以及吸收剂逃逸控制等方面开展研究，开发低能耗、低损耗、低成本CO_2捕集技术，推进多行业工程示范，为燃煤烟气CO_2捕集技术规模化推广奠定基础。

  2022年09期 v.28;No.145 44-54页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 24723K]
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• 微藻光合减排燃煤电厂烟气CO₂及资源化利用研究进展

  黄云;彭虹艳;富经纬;朱贤青;夏奡;朱恂;廖强;

  微藻光合作用固定燃煤发电厂烟气CO_2及其生物质能源化资源化利用已成为低碳循环的核心技术，是实现我国“双碳”目标有效途径之一。然而烟气中CO_2浓度高(相对自然界藻类生长的空气氛围),且存在易溶酸性气体，如SO_2等，对微藻光合生长及碳转化过程是极大挑战，造成我国微藻捕集烟气CO_2的工程应用非常有限。为促进微藻固定烟气CO_2发展，针对烟气高浓度CO_2和含SO_2等酸性气体的特点，从耐受烟气氛围的高效藻种构建、微藻对高浓度碳的代谢及转化过程调控再到烟气中高浓度CO_2在光生物反应器中的传输及转化过程进行全面综述。小球藻是最有望实现微藻生物固定烟气CO_2的藻种。通过筛选和驯化等方式，小球藻可适应烟气的高碳浓度和一定浓度下酸性气体的胁迫，并保持较高固碳速率。烟气在光生物反应器内溶解传输及引起多相流动是影响微藻固碳性能的关键，强化反应器内的CO_2传输并抑制SO_2酸性气体溶解是有效提高微藻光合固碳的有效手段，同时优化反应器结构，改善光照、混合和曝气条件等可有效提高微藻生物量的积累与烟气CO_2的固定速率。微藻生物质的利用能有效增加微藻减排烟气CO_2的经济性，总结了微藻生物质能源化、资源化、高值化可利用途径和研究进展，包含微藻酯交换合成生物柴油、微藻热解合成生物油和生物气以及微藻发酵合成生物合成气的工艺流程和相关研究进展。为提高微藻生物质资源利用的经济效益，指出微藻作为高值产品合成原料的利用方向，以及藻渣作为碳基材料的资源化利用方式。提出以发展高价值利用为前提，协同微藻基生物燃料和生物炭等产品的高值化、能源化、资源化梯级利用方向，以此提高微藻生物固定烟气CO_2系统的经济性和可行性，同时推动微藻生物质新能源的研究，为我国烟气CO_2的生物减排及资源化利用提供指导，促进绿碳经济发展。

  2022年09期 v.28;No.145 55-68页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 16944K]
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• 分批补加NH₄HCO₃对化学吸收-微藻转化耦合系统的影响

  李鹏程;李美狄;尹庆蓉;毛炜炜;宋春风;

  碳捕集及资源化利用对缓解全球变暖、冰川融化等环境问题具有重要意义，是实现碳中和的有效途径之一。传统的化学吸收法捕集CO_2能耗高，而微藻生物固定CO_2时，由于CO_2在培养基中溶解度低，导致CO_2逃逸，造成固碳效率低及CO_2二次排放。化学吸收与微藻固碳耦合系统具有潜在的降低再生能耗及提升一体化CO_2资源化利用优势。采用氨水作为化学吸收剂，充分吸收CO_2后生成的NH_4HCO_3部分替代传统微藻培养过程中的氮源NaNO_3,为降低高浓度NH_4~+-N对螺旋藻的毒性，进一步降低耦合系统的氮源成本，采用分批补加NH_4HCO_3的形式优化氮源组成。结果表明，分批补加NH_4HCO_3可在不影响螺旋藻生长的情况下，降低NaNO_3总需求量，促进脂质合成。每6 d补加50 mg/L NH_4HCO_3螺旋藻的固氮率和固碳能力最高，分别为32.33%和149.24 mg/(L·d),并在第12天获得最大生物量1.30 g/L。此外，不同分批补料方式影响了耦合系统中螺旋藻后期产物的形成，每6 d补加50 mg/L NH_4HCO_3有利于螺旋藻蛋白质生产，质量浓度达889.17 mg/L;每6 d补加75 mg/L NH_4HCO_3有利于螺旋藻碳水化合物的累积，质量浓度达1 632.86 mg/L。本研究通过分批补料为化学吸收-微藻转化耦合体系推广提供指导，具有一定应用前景。

  2022年09期 v.28;No.145 69-74页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 11302K]
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• 光、电催化CO₂耦合有机化合物催化转化研究进展

  王若愚;李金昊;宁晨君;田强;赵宇飞;

  CO_2资源化利用是降低CO_2排放，实现碳中和的重要方式。其中，CO_2与有机化合物耦合催化转化被认为是最有效的CO_2资源化路径之一。经典的热催化耦合反应由于反应条件较为剧烈，导致能耗较高且增加了碳排放，使其应用受到限制。研究表明，使用光、电催化CO_2与有机化合物耦合制备高附加值产品可直接利用清洁能源，不仅实现CO_2减排，促进可持续发展，还可获得碳酸酯及羧酸等高附加值化学品，创造更多经济价值。该类催化反应通常以有机分子活化为主，CO_2分子活化为辅，通过光或电活化底物分子，生成高能量的活性中间体，进而克服热力学障碍。从光、电催化的优势、反应效率和反应条件等方面综述近年来光、电催化CO_2与有机化合物耦合制备碳酸酯、羧酸等研究进展，详细讨论了针对不同类型有机化合物的活化策略以及各类反应的反应机理，最后提出了该领域当前仍面临的挑战并对未来进行展望。光催化多用于CO_2对C—O键、C—H键的插入，主要产物分别为酯和羧酸，反应多在常温常压下进行。其中CO_2与环氧化物的环加成反应研究较多，其多相催化反应已具有理想的转化率和选择性；CO_2与烃类反应对合适的底物可达到理想的羧酸产率，但需均相催化剂的催化。此外，光催化反应中普遍存在的反应速率不高、可见光不易利用等问题也亟待解决。电催化多用于CO_2在阴极端对C—X键、■键的插入，主要产物分别为羧酸和二羧酸，反应大多在常温常压下进行。其中，C—X键的还原羧化可在电极表面或溶液中存在催化剂时高效进行，但反应常生成烷烃等副产物；■键的还原羧化无需催化剂，但存在单羧酸和二羧酸的竞争，当底物为共轭二烯时产物更复杂。该体系研究中多采用活泼金属作为牺牲阳极，因此除提高某一产物的选择性外，未来该类型电催化反应还应考虑阳极的高效利用。

  2022年09期 v.28;No.145 75-86页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 23844K]
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• “酶+X”耦合催化CO₂资源化转化

  刘书松;张博禹;吴振华;赵熙瑶;石家福;

  “碳达峰、碳中和”是我国统筹国内外局势做出的重大战略决策，是着力解决资源环境约束突出问题、构建人类命运共同体的庄严承诺。碳捕集与封存技术(CCS)作为传统的CO_2治理方法存在潜在的泄漏风险且会造成巨大的经济负担。近年来，碳捕集、利用与封存技术(CCUS)由于可将捕集的CO_2转化为附加值产品以实现资源化利用，被认为是CCS的有效替代和补充方案。发展高效的CO_2资源化技术是CCUS的关键。酶催化技术作为典型的绿色生物制造技术在CO_2资源化利用领域受到广泛关注。构建以酶催化为基础的耦合催化系统为CO_2到高值化学品或燃料的资源化转化创造了丰富的路径网络。综述了近年来基于生物酶介导的“酶+X”耦合催化CO_2资源化转化系统，包括“酶+酶”耦合催化系统、“酶+化学”耦合催化系统、“酶+光”耦合催化系统和“酶+电”耦合催化系统。对不同耦合催化系统的结构进行解析，明确了系统特点及催化反应过程。在结构解析的基础上讨论了系统模块设计与性能强化的关键。阐述了“酶+X”耦合催化系统应用于CO_2资源化转化的优势与不足，并对其未来发展方向提供了建议。“酶+酶”耦合催化系统较单酶催化系统丰富了CO_2转化为目标产物的路径可设计性，可通过多步反应促使CO_2还原产物向具有更高附加值的方向转化，极大提升CO_2资源化转化的经济效益。“酶+化学”耦合催化系统利用化学催化过程对CO_2进行预先转化，后续的酶催化过程可直接以C_1化合物作为反应底物，在催化CO_2转化为C_2/C_(2+)等多碳化合物方面表现出独特优势。“酶+光”耦合催化系统模拟自然光合作用利用光能实现辅酶循环再生，避免了辅酶依赖型酶催化反应对外源性还原当量的消耗。“酶+电”耦合催化系统可通过施加外部偏压直接或间接实现电极与酶活性中心之间的有效电子迁移，继而驱动酶催化CO_2加氢转化为载能化合物。“酶+X”耦合催化系统弥补了单一的酶催化系统催化CO_2资源化转化驱动力不足的弊端，具有独特的优势和广阔的应用前景。但不同催化系统的耦合增加了体系复杂性，需对耦合系统进行精密构筑，且酶催化剂的蛋白属性也在一定程度上影响了“酶+X”耦合系统催化CO_2资源化转化的应用场景。今后一段时间，CO_2捕集与封存仍是实现双碳目标的主要策略，但包括“酶+X”耦合催化CO_2资源化转化技术在内的CO_2利用技术将逐渐成为趋势，有望真正实现碳中和目标。

  2022年09期 v.28;No.145 87-102页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 69672K]
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• 基于低温等离子体的CO₂催化加氢制甲醇研究进展

  韩丰磊;刘晓琳;司佩壮;贾继磊;季纯洁;朱一凡;张宇鹏;

  社会快速发展在带来富足生活的同时，也造成温室效应、环境恶化等一系列负面影响。“碳达峰、碳中和”作为八项重点任务之一不断被提及，对环境保护提出了更高要求。因此控制CO_2排放量，对其进行回收、固定、利用及资源化利用，降低大气中CO_2浓度，已成为世界各国十分关注的问题。但CO_2分子十分稳定，分解活化通常需要高温、催化剂和光、电等能量的输入，而高温易导致催化剂失活。目前CO_2转化技术如催化转化和生化过程均存在催化剂失活、能量消耗高等缺点。相比上述技术，等离子体技术具有操作条件简单、易升级、能量成本低等优点。利用等离子体技术，可在室温、常压下，将CO_2转化为具有高附加值的燃料和化学品。当等离子体技术联合催化剂后，CO_2转化率进一步提高。在诸多CO_2利用技术中，CO_2氢化有利于生成高能效增值产品，具有现实意义和广阔前景。对等离子体催化CO_2加氢制甲醇过程中催化剂类型、反应器结构及操作条件的影响进行研究和综述，可为CO_2资源化利用提供更好的参考。研究表明，当等离子体与催化剂联合时，更有利于甲醇合成，因此后续需关注活性更高、成本更低、制备方法更简便的催化剂。同时，反应器结构也会影响CO_2转化率，可以考虑进一步优化反应器，目前具有较冷催化剂床的低温等离子体反应器更适合CO_2加氢制甲醇。但低温等离子体催化CO_2加氢制甲醇反应过程较复杂，对CO_2转化机理的探索需要进行更多建模。

  2022年09期 v.28;No.145 103-111页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 7009K]
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• 生物质热电厂化学吸收碳捕集控制策略改进

  刘圣春;胡长征;董贝贝;

  从生物质热电厂捕集CO_2时，生物质原料和电厂热电需求变化会影响化学吸收碳捕集系统性能。为应对这种影响，基于对传统反馈控制策略(控制策略A)的控制性能评估，提出了再沸器负荷控制的改进策略(控制策略B)以实现捕集率恒定。控制策略B以控制策略A为基础，引入了基于富液流量的前馈补偿，组成前馈+反馈的控制策略。通过对比2种控制策略的控制性能、灵活操作性能和捕集系统性能，寻求适合生物质热电厂化学吸收碳捕集的控制策略。基于实际生物质热电厂化学吸收碳捕集系统的动态仿真，得出以下结论：相对于控制策略A,控制策略B的前馈补偿缩短了再沸器负荷对外界扰动的响应时间，提高了对再沸器负荷调节的及时性和准确性，将捕集率调节时间缩短了54 min;面对捕集率设定值的灵活改变，控制策略B将稳定捕集率所需时间缩短了57.9%;在外界持续干扰下，控制策略B将捕集率维持在设定值±3%的同时，捕集单位质量CO_2能耗降低了0.14%,CO_2捕集总量提升了0.35%。同时，动态仿真与传统稳态模拟结果表明，动态仿真能更准确体现外界扰动对捕集系统的影响，为有关流程的集成和优化提供参考。

  2022年09期 v.28;No.145 112-121页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 24349K]
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• 固-液相变二氧化碳吸收剂的研究进展

  涂智芳;魏建文;周小斌;

  基于有机胺的化学吸收法是燃烧后CO_2捕集行之有效的技术之一。然而，传统有机胺法的高再生能耗使其工业推广及应用受限。为降低CO_2捕集能耗，相变吸收剂应运而生。该类吸收剂吸收CO_2后由均相变为互不相溶的两相，CO_2主要富集于其中一相，仅需分离CO_2富相用于再生，即可大幅减少再生体积进而降低吸收剂捕集CO_2的再生能耗。相变吸收剂包括液-液相变吸收剂和固-液相变吸收剂，后者的CO_2吸收产物能以固体形式从溶液中沉淀析出，可实现产物快速分离，成为近年来相变吸收剂的研究热点。根据吸收剂的组分构成，固-液相变CO_2吸收剂主要可归为3类：有机胺非水溶液、盐溶液和离子液体固-液相变吸收剂。有机胺非水溶液以有机胺作为吸收活性组分、有机溶剂充当相分离剂，具有吸收速率快、腐蚀性小的优点，但其吸收CO_2后固相产物易形成黏稠胶状物且再生较困难；盐类固-液相变吸收剂主要包括氨基酸盐和碳酸盐水溶液或贫水溶液，具有成本低、原料易得的优点，但现有盐类相变吸收剂的固-液相变特性及相分离效率有待进一步改善；离子液固-液相变吸收剂主要有常规离子液(溶剂)/有机胺(活性组分)和功能化离子液(活性组分)/有机试剂(溶剂)2种体系，具有热稳定性好和再生效率高等特点，但离子液体合成较复杂且使用成本较高。总之，相比于传统有机胺吸收剂，固-液相变CO_2吸收剂具有较大的节能潜力，有望为高效低能耗的CO_2捕集提供新的选择。目前固-液相变CO_2吸收剂的开发还处于试验研究阶段，要推动其实际应用，今后的工作应侧重于吸收剂的构建方法、相变机制、热力学、动力学及工艺优化等问题的研究。

  2022年09期 v.28;No.145 122-132页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 15483K]
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研究论文

• 低阶煤温和氧化解聚研究现状与展望

  陈杰;王玉高;王志磊;申峻;牛艳霞;刘刚;盛清涛;

  “碳达峰、碳中和”政策的实施将对煤的燃料利用带来较大限制。我国低阶煤储量丰富，将其直接作为能源利用不仅效率低，还会造成较大污染。低阶煤温和氧化解聚制备羧酸化学品，在拓展煤炭资源化利用途径的同时，还有望开发出羧酸化学品生产新工艺。根据低阶煤温和氧化解聚方法的差异，将其分为非催化氧化(化学试剂氧化和预处理氧化)、催化氧化和原位氧化，重点综述了这些氧化方法的特点。在非催化氧化中，化学试剂氧化法操作简单，但化学试剂消耗量大、氧化过程不易控制，且硝酸和次氯酸钠氧化剂易在产物中引入杂原子造成产物分离困难；预处理氧化可提高低阶煤利用效率并改善氧化产物分布，但处理过程相对繁琐；催化氧化法可加快反应速率、降低投入、减少能耗，催化剂的稳定性、选择性和高效性需进一步研究，催化剂回收也应更加关注；原位氧化反应操作灵活可控，有望调控低阶煤的氧化解聚过程。最后，阐述了当前低阶煤温和氧化解聚存在的问题以及未来发展方向。

  2022年09期 v.28;No.145 133-144页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 20189K]
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• 煤基压块活性炭在水深度净化过程的吸附特性

  陆晓东;麻荣福;解炜;杜辉辉;梅胜权;

  活性炭作为关键材料应用于水体深度净化处理工艺较为成熟可靠，国内大多数城市的市政自来水生产采用活性炭水深度净化工艺。以活性炭作为吸附剂对水中典型污染物进行净化处理，研究活性炭在水体深度净化过程中的吸附特性，为饮用水处理中活性炭的选择提供依据。采用新疆煤为原料制备的高效压块活性炭作为吸附剂处理黄浦江原水，以水体中UV_(254)和COD(Mn)为深度净化效果的评价指标。采用吸附等温模型和拟二级动力学模型对静态吸附试验数据进行拟合，评价活性炭对水中污染物的吸附性能；研究不同通水量条件下活性炭净化效果；采用上向流(自下而上)曝气生物吸附装置对黄浦江原水进行处理，推算活性炭服务期限；分析活性炭最佳再生试验条件。结果表明，该活性炭对黄浦江原水中以UV_(254)和COD(Mn)为指标的物质平衡吸附容量分别为0.481 (cm·g)~(-1)和13.889 mg/g,相较于COD(Mn)指标，活性炭对以UV_(254)为指标的物质吸附更快；采用动态试验研究活性炭的处理效果，当通水倍数达到6 990时活性炭对以UV_(254)和COD(Mn)为指标的物质吸附基本达到平衡，此时UV_(254)去除率降至50%,COD(Mn)去除率降至5.9%。对比吸附饱和活性炭与新活性炭的理化参数，发现在长期水流冲刷和水流剪切力作用下，活性炭的粒径变小、装填密度和强度增加。活性炭的服务期限主要通过其物理寿命反映，根据曝气及反冲洗过程中活性炭炭层和粒度的损耗程度，推算其服务期限约9.2 a。综合分析活性炭再生得率、再生后吸附性能恢复情况及再生成本等，当再生温度850℃、水蒸气流量80 m~3/min时，最优再生时间为3 h,可再生3次。

  2022年09期 v.28;No.145 145-153页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 15074K]
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• 脱硫废水烟道蒸发技术的工艺设计

  李恒凡;焦世权;韩中合;

  脱硫废水的水质特殊且水体污染性强，脱硫废水烟道蒸发技术对脱硫废水的处理具有工程实用价值。针对脱硫废水烟道蒸发技术在工程的实际应用，建立废水雾化液滴在尾部烟道内传热传质模型，采用数值模拟的方法计算在某300 MW锅炉尾部烟道内脱硫废水的蒸发特性。首先模拟计算不同喷嘴流量时喷嘴与烟道壁面的最小安全距离，确定喷嘴在烟道截面的布置区域；结合脱硫废水总量，确定喷嘴的布置数量和位置，分析烟气温度、速度和液滴粒径对液滴蒸发时间和距离的影响。结果表明，喷嘴与壁面之间的安全距离随喷射流量的增加、烟气温度的减少、烟气流速的降低和液滴粒径的增加而增加，使安全区域面积逐渐减小，且在重力作用下，喷嘴与下壁面的安全距离最大；脱硫废水总量一定时，随喷嘴数量增加，单个喷嘴喷射流量降低，雾化液滴的蒸发时间和距离缩短，使在一定距离内可处理的废水量增加；总脱硫废水量增加时，喷嘴数量越多，单个喷嘴流量的增加值较小，蒸发距离增幅较小，最大处理能力较强；相同喷嘴数量时，烟气温度升高、烟气速度增加、液滴粒径减小均会降低蒸发时间，从而缩短蒸发距离。实际应用中应结合机组的实际情况，选择合适的喷嘴布置形式，合理设计废水烟道蒸发系统。

  2022年09期 v.28;No.145 154-161页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 16512K]
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• 磁铁矿粉对煤泥水沉降特性的影响机理

  吴闪闪;江鹏;黎戡正;王若彤;万嗣明;黄根;

  近年来随煤矿开采机械化程度的提高，选煤厂入料原煤中细泥含量越来越高。在处理微细粒煤泥时传统的煤泥水处理技术常出现沉降效果差、溢流浓度高等问题。磁种絮凝作为一种高效絮凝方法，在水处理领域已得到广泛应用，但对选煤厂产生的难沉降煤泥水的研究较少。以内蒙古某选煤厂煤泥水为研究对象，以磁铁矿粉为磁种，研究了磁铁矿粉单独作用以及与聚合氯化铝(PAC)和阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)共同作用对煤泥水沉降特性的影响，采用多重散射光稳定性分析仪研究磁铁矿粉用量对煤泥水体系稳定性的影响，采用Zeta电位分析仪研究磁铁矿粉用量对颗粒表面Zeta电位的影响。结果表明：磁铁矿粉单独作用时，随磁铁矿粉用量的增加，煤泥水上清液浊度逐渐降低后略有增加，沉降速度逐渐升高然后略有降低，当磁铁矿粉用量为每吨干煤泥48.00 kg时，煤泥水上清液浊度达到最低，为53.50 NTU,沉降速度达到最大，为3.89×10~(-3) mm/s;磁铁矿粉与PAC共同作用时，随磁铁矿粉用量的增加，煤泥水上清液浊度和沉降速度呈现出与磁铁矿粉单独使用时相同的趋势，稳定性指数(I_(TS))先升高后降低，表明随磁铁矿粉用量的增加，煤泥水沉降效果逐渐提高，但过量的磁铁矿粉会使煤泥水重新恢复稳态，不利于煤泥水沉降；磁铁矿粉、PAC与CPAM共同作用于煤泥水沉降时，在三者用量分别为每吨干煤泥10.00 kg、2.00 g和1.00 g时，煤泥水沉降效果明显提升，煤泥水上清液浊度为64.30 NTU,沉降速度为3.09 mm/s。Zeta电位分析表明磁铁矿粉的加入降低了煤泥水颗粒表面的Zeta电位绝对值，机理分析表明煤泥水中颗粒与磁铁矿粉之间通过静电吸附作用形成以磁铁矿粉为核心的絮团，提高了絮团的密度和沉降速度。

  2022年09期 v.28;No.145 162-169页 [查看摘要][在线阅读][HTML全文][下载 22429K]
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