表面胺基修饰的钠基CO2固体吸收剂的脱碳特性研究(2)
4.1 超临界干燥复合型钠基吸收剂中N元素含量和Na元素含量 21
4.2 超临界干燥复合型钠基吸收剂的脱碳特性 22
4.3 SEM图谱分析 23
4.4 常规干燥法和超临界干燥法制得的吸收剂性能比较 25
结论 27
致 谢 29
参考文献30
1 引言
1.1 研究背景与意义
随着全球科技的迅猛发展与人类工业活动的影响，全球大气中CO2、CH4和N2O等温室气体的浓度显著增加，由这些温室气体排放所造成的气候变化问题已经成为当今国际社会普遍关注的焦点。很多数据都证明，大量释放的CO2是造成全球变暖的主要原因，并有可能在未来给全球气候及生态环境造成毁灭性的灾难。目前就我国而言，CO2的排放量已位于世界前列，据估计到2025年CO2 的排放量会达到世界之最，约占总的排放量的1/5，这其中燃煤电站产生的CO2占很大比重。
为了减排CO2，控制温室气体排放在预期水平，国际社会采取了多次政治和技术方面的行动。首先，《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）作出了承诺，具有强制力和可操作性。之后，1997 年在日本京都召开了缔约方大会，签署了关于限制温室气体排放的法案——《京都议定书》，于2005年2月16日生效[2]。同时，2009年12月的哥本哈根世界气候大会中来自192个国家的谈判代表参加了峰会，大多数国家都认识到气候变化问题的严重性，他们共同商讨《哥本哈根协议》，完成各自的任务。在中国，一次能源消费中煤炭燃料占绝大多数比例，燃煤电站的CO2排放量是最大的，因此应该作为最主要的减排目标。利用新能源来取代煤炭燃料非一朝一夕能完成，目前最可行的办法就是对燃烧过程中产生的CO2进行控制和捕集[3]。
1.2 CO2捕集与封存技术
目前，针对燃煤电厂CO2减排有多种方法，包括[4]：
（1）提高电站发电效率
（2）引进气化联产电站循环
（3）新能源代替碳氢化合物燃料
（4）CCS技术
在欧洲，采用生物质技术，实行碳贸易政策已经得到了很好的实施。在我国，目前必须依赖化石燃料发电，电站效率的提高空间不大，CCS技术必将成为大规模减排CO2的最有效可行的道路。
碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）是将大型发电厂所产生的CO2收集起来，利用各种方法将它储存，以避免其排放到大气中。CCS 技术主要分为 CO2的捕集和封存两大类技术。
图1.1 从燃煤电厂捕集CO2的科技手段
捕集CO2的技术总体可分为燃烧前捕集、O2/CO2循环燃烧和化学链燃烧技术、钙基吸收剂循环燃烧技术和燃烧后捕集四大类，如图1第二行绿色部分[4]。
1.2.1 CO2燃烧前捕集技术
燃烧前脱碳即在碳原料燃烧前将化学能从碳中转移出来，达到脱碳的目的。但该技术的问题是吸收剂制备价格较高，再生时间长[5]。目前主流的方法是运用整体煤气化联合循环技术（IGCC，Integrated Gasification Combined Cycle）。燃料与氧气产生的混合气体与蒸汽发生反应，产生的CO2被分离出来，氢气则作为燃料进入联合循环系统[6]。但是，该技术的问题在于，传统电厂需要重新建造专门的IGCC电站，其建造成本是现有传统发电厂的两倍以上[7]。
1.2.2 O2/CO2循环燃烧和化学链燃烧技术
O2/CO2循环燃烧方式利用氧气代替空气进行助燃，可以直接获得高浓度CO2。这种燃烧方式用烟气中的 CO2替代空气中的氮气，能使排烟中的 CO2浓度提高至 95%以上。CO2可直接进行利用和处理，同时还可以降低氮氧化合物的生成量。但是，该技术需要空气分离装置供给富氧,费用昂贵,能量消耗大[8]。