-
题名水泥行业燃烧中碳捕集技术研究及应用进展
- 1
-
-
作者
王俊杰
杨华伟
朱治平
蔡军
-
机构
中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室
煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室
山西省煤炭清洁高效燃烧与气化工程研究中心
中国科学院大学
-
出处
《洁净煤技术》
北大核心
2025年第4期37-51,共15页
-
基金
国家重点研发计划“战略性科技创新合作”专项资助项目(2022YFE0206600)。
-
文摘
水泥行业是CO_(2)排放大户,约占全球CO_(2)排放量7%。碳捕集被视为碳中和“兜底”技术,燃烧中碳捕集具有捕集能力强、过程能耗低、捕集成本小等优势。系统梳理了国内外水泥行业布局的燃烧中碳捕集项目,包括直接分离技术4项,富氧燃烧技术12项,钙循环技术4项。直接分离技术通过间接换热捕集生料分解产生的CO_(2),围绕该技术国外布局了LEILAC项目,核心为直接分离反应器,两期项目设计碳捕集规模分别为2.5万t/a和10万t/a,一期试验表明分离CO_(2)纯度>95%;国内某公司开发了外燃式旋窑技术,正在建设5万t/a碳捕集示范项目。富氧燃烧技术分为部分富氧燃烧、第1代全系统富氧燃烧和第2代全系统富氧燃烧。部分富氧燃烧技术仅在分解炉内实现富氧燃烧,可捕集60%~75%的碳排放。富氧气氛(O_(2)/CO_(2))下生料中碳酸钙分解受到抑制,分解炉温度需增加60~70℃以获得较高分解率。围绕该技术国内已建设2个项目。全系统富氧燃烧技术在回转窑、分解炉内构建富氧气氛,CO_(2)捕集能力90%~95%。第1代全系统富氧燃烧技术通过烟气循环控制燃烧温度,研究表明富氧气氛对于熟料质量无明显影响,通过参数调整可实现回转窑温度分布与空气气氛一致。与第1代相比,第2代全系统富氧燃烧技术取消了烟气循环系统,回转窑温度通过过剩O_(2)控制,研究表明增加O_(2)当量比具有理想的温度控制效果,围绕该技术国外已布局多个项目。由于CaCO_(3)、CaO分别是水泥原料和熟料的主要成分,且预分解工艺包含分解炉,钙循环技术在水泥行业具有天然优势。重点论述了集成钙循环工艺布置及CLEANKER项目工业试验结果,表明碳捕集率20%~80%,在碳酸化炉温度450~750℃,随着温度升高CO_(2)捕集效率明显增强,从0增加至最高100%。围绕碳捕集能力、项目规模、能耗及减排成本、技术风险,对燃烧中碳捕集技术进行了对比分析。我国水泥产量占全球约45%,建议加强新技术研发、加快推进技术工程验证、完善相关配套设施。
-
关键词
水泥
碳捕集
富氧燃烧
直接分离
钙循环
-
Keywords
cement
CCS
oxyfuel combustion
direct separation
calcium looping
-
分类号
TQ172.6
[化学工程—水泥工业]
-
-
题名模拟生活干垃圾循环流化床气化试验
被引量：2
- 2
-
-
作者
何守琪
刘志成
王小芳
蔡军
-
机构
大同市煤炭清洁高效利用研究所
煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室
中国科学院工程热物理研究所
山西省煤炭清洁高效燃烧与气化工程研究中心
中国科学院大学工程科学学院
-
出处
《洁净煤技术》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期156-164,共9页
-
基金
煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室建设资助项目(202204010931004)。
-
文摘
为给工业化循环流化床垃圾气化技术研发提供基础数据,在中试规模循环流化床气化试验台,研究过量空气系数和系统富氧体积分数对模拟生活干垃圾(简称“干垃圾”)气化特性影响。试验用干垃圾为单组分垃圾料配置而成的压块料,组成包括纸张、织物、木屑、灰渣和水,分别按质量分数60%、10%、10%、10%及10%配比,并通过用干垃圾压块料和工业锅炉底渣交错加料的方式解决了中试试验中压块料进料不畅的问题。通过试验发现干垃圾空气气化条件,过量空气系数由0.31提至0.50,气化温度会由850℃提至950℃,生成的煤气热值3976~2590 kJ/m^(3),煤气中CO产率增加,H_(2)产率先增加后减少,CH_(4)产率减少,煤气产气率2.28~3.08 m^(3)/kg,冷煤气效率42.97%~51.01%,碳转化率83.11%~92.45%;在900℃条件系统富氧体积分数由30%升高至50%时,水煤气反应得到强化,煤气有效组分(CO+H_(2)+CH_(4))产率和煤气热值均得到提高,煤气热值5274~7294 kJ/m^(3),煤气产气率1.37~1.93 m^(3)/kg,碳转化率83.32%~81.11%,冷煤气效率55.39%~53.77%;模拟生活干垃圾在中试规模循环流化床气化炉内实现稳定空气气化和富氧-水蒸汽气化运行,炉膛底部温度低,炉膛底部至顶部高度范围内温度分布较为均匀,装置稳定连续运行108 h,温差在19.7℃以内,中试规模循环流化床内部物料循环稳定。
-
关键词
干垃圾
气化
循环流化床
中试
富氧-水蒸气
-
Keywords
synthetic waste
gasification
circulating fluidized bed
pilot test
O_(2)-enriched air and steam
-
分类号
TQ530.2
[化学工程—煤化学工程]
-
-
题名生物质替代燃料在水泥行业的应用进展
被引量：10
- 3
-
-
作者
王俊杰
杨华伟
湛月平
柴祯
蔡军
朱治平
-
机构
中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室
煤灵活燃烧与热转化山西省重点实验室
山西省煤炭清洁高效燃烧与气化工程研究中心
中国科学院大学
-
出处
《洁净煤技术》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期54-65,共12页
-
基金
中国科学院A类战略性先导科技专项资助项目(XDA29020200,XDA29010500)。
-
文摘
水泥工业是重要的基础原材料行业,同时也是高耗能、高碳排放行业。我国生物质资源丰富,生物质替代燃料应用于水泥行业有助于降低化石能源消耗和碳排放,是实现我国水泥工业碳中和的主要途径之一。系统梳理并分析了生物质替代燃料在水泥行业的应用进展以及存在的相关问题,并给出了解决思路。较传统化石燃料,生物质燃料具有水分含量高、热值低、尺寸大等特点,应用于水泥生产时,可能造成燃料燃尽率降低、烟气量增大、热耗增加、熟料碱含量增加及波动增大等。国外建立了完善的固体回收燃料标准体系,为包括生物质在内的固体回收燃料规范化制备、规模化使用奠定了基础。全球水泥和混凝土协会发布数据显示,2020年全球水泥行业生物质燃料占比6.7%,其中,农业废物、有机废物、纺织废物占比最大,达32%;捷克、德国、波兰等国家生物质燃料占比超22%。与之相比,我国水泥行业使用生物质等替代燃料起步较晚,截至2021年使用替代燃料的水泥生产线占比不超过3%,热量替代率约为2%。从国内的应用情况来看,生物质替代燃料有助于降低单位熟料煤耗,仍存在与现有热工系统不适应、热量利用效率偏低、影响熟料产质量等问题。为降低生物质燃料直接投喂带来的负面影响,需对其进行预处理,对包括机械预处理和高温燃烧预处理在内的相关技术进行了介绍,对比分析各自的优缺点。最后分析生物质替代燃料应用于水泥行业存在的主要问题,并提出了针对性解决思路,包括强化中试研究,增强对实际生产的指导;完善相关标准,建立包括生物质在内的替代燃料产业链;利用水泥窑大量低温废气烘干生物质燃料,减少带入系统的水分;借助CFD模拟,优化生物质燃料喂入的相对位置;根据处置燃料种类,推广循环流化床等高温燃烧预处理技术;开发替代燃料智能控制系统,减少对于熟料产质量影响。水泥工业是我国碳减排的重要战场,生物质替代燃料必将在水泥行业展示出强大的生命力和广阔的应用前景,为我国双碳战略目标的实现做出重要贡献。
-
关键词
生物质
替代燃料
水泥窑炉
低碳
二氧化碳减排
-
Keywords
biomass
alternative fuels
cement kiln
low carbon
CO2 emission reduction
-
分类号
TK6
[动力工程及工程热物理—生物能]
TQ172
[化学工程—水泥工业]
-
