燃煤烟气二氧化碳干法捕集工艺优化与经济性评价(2)
2.3 钙基吸附剂的制备过程 20
2.3.1 柠檬酸改性CaO 20
2.3.2 硝酸铝改性CaO 21
2.3.3 硝酸锆/硝酸钇/硝酸铈改性CaO 22
3 实验结果分析 23
3.1 XRD成分分析 23
3.2 TGA结果分析 25
3.2.1 钙基吸收剂动力学特性 25
3.2.2 碳酸化温度对吸收速率的影响 27
3.2.3 不同CO2浓度对吸附速率的影响 28
3.2.4 不钙基吸附剂的衰减率比较 30
4 碳捕集效率模型计算 36
4.1 计算思路 36
4.1.1 模型的建立 36
4.1.2 钙基吸附剂的CO2捕集效率计算推导 37
4.2 计算结果 38
4.2.1 程序界面 38
4.2.2 结果讨论 42
结 论 47
致 谢 48
参 考 文 献 491 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景介绍
工业革命以来不可再生能源的大量消耗造成能源紧缺，同时人类活动加剧地球变暖及气候异常，已经成为一个全球性的环境问题。如图1.1地球大气中温室气体具体分布所示，CO2是造成温室效应的主要气体，约占温室气体的1/3，主要产生于化石燃料的燃烧过程。针对节能减排的低碳行动已经如火如荼地展开，现在的问题是，尽管化石燃料的使用效率可以提高，但是温室气体排放的大幅减少却需要减排技术和方法的创新，碳收集存储技术应运而生。这是目前人类能够在短期内实现大幅减少碳排放的唯一途径：将原先被直接排放到大气中的二氧化碳集中起来，既可以投入工业利用，也可以填埋到废弃的油田、存储在地球内部，这种技术对减少碳排放、减缓温室效应的作用是不言而喻的。
据预测，在相当长的一段时间内，化石燃料仍将是全球能源的主要组成部分，特别是对煤炭资源丰富的地区来说更是如此。如果可替代能源不能充分满足当前和未来的能源需求，CO2捕集存储技术的作用将会更加明显。
2005年英国举行的G8峰会领导宣言同意了国际能源署的提议，表示要支持旨在促进储碳技术创新的路线图构建。另外，八国集团还决定到2010年在全球范围内实施20个碳收集存储的大型示范项目，到2020年争取使碳收集存储技术得到广泛使用。
2009年11月，我国对世界庄严承诺：到2020年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降40 %～45 %。此后不久，全球最大的燃煤电厂10万吨/ 年的碳捕集项目在上海正式投产，我国首个万吨级燃煤电厂CO2捕集装置在重庆正式投运。
1.1.2 研究目的及意义
作为世界上最大的发展中国家，中国是能源生产和消费的大国，随着改革开放的深入，进入转型期的中国经济呈现出能源需求强劲增长的特征。根据国际能源机构（IEA）2009年9月公布的《2009世界能源主要统计》资料数据，2007年中国的温室气体CO2排放量已超过美国，成为世界最大的温室气体排放国[2]，2008年我国温室气体排放量占全球排放量的20.7 %，这使我国所引起的关注和承受的压力是空前的。
图1.1 每年十亿吨二氧化碳当量（1970-2004年）[1]
典型的较大规模CO2排放源有：火电站、烟气处理厂、精炼厂、石油化学厂、炼钢厂和水泥厂等，其排放规模以及排放烟气中CO2浓度都相对较大，便于对CO2的捕集，能够显著降低CO2的捕集成本。中国科学院近年公布了首份按行业估算的二氧化碳排放量名单，研究结果表明：2010年，总的CO2排放量排在前五位的产业部门及其占CO2排放总量的比例分别是：电力、热力的生产和供应业，40.1 %；石油加工、炼焦及核燃料加工业，15.7 %；黑色金属冶炼及压延加工业，7.3 %；非金属矿物制品业，6.7 %；化学原料及化学制品制造业，6 %。来源于煤炭消费的CO2排放量中，电力、热力的生产和供应业排在第一位，占据因煤炭消费而排放CO2总量的48.7 %。
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