燃煤電站的CO2減排是煤炭清潔、低碳、高效利用的重要課題之一。傳統(tǒng)的燃煤電站采用的是“先污染、后治理”鏈?zhǔn)椒绞�，即從煤燃燒后的尾氣中捕�?/span>CO2。采用煤直接燃燒的方式，煤的燃燒溫度可達(dá)1800℃以上，因?yàn)槭芟抻谕钙讲牧�，可利用的蒸汽循環(huán)的溫度不高于700℃，燃料與可利用的蒸汽之間存在巨大的品位差，造成了燃料轉(zhuǎn)化過程中做功能力的巨大損失。同時(shí)，直接燃燒還是導(dǎo)致尾氣中CO2濃度低的直接原因，CO2因被N2稀釋，濃度僅為10-15%，造成了CO2分離能耗大。采用傳統(tǒng)燃燒后捕集90%的CO2，會(huì)使電廠發(fā)電效率下降10-15個(gè)百分點(diǎn)，發(fā)電成本上升70-110%。
針對(duì)傳統(tǒng)燃煤電站CO2捕集能耗和成本高的缺陷，中國科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室以燃料轉(zhuǎn)化過程的做功能力利用與CO2生成、遷移之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系為突破口，提出了“燃料轉(zhuǎn)化過程化學(xué)能梯級(jí)利用與CO2捕集一體化”的思路，即在減小燃料轉(zhuǎn)化過程的不可逆損失的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)CO2的定向富集，從而減小CO2分離能耗，在CO2形成的源頭實(shí)現(xiàn)低能耗的CO2捕集�；凇耙惑w化”思路，實(shí)驗(yàn)室開展了燃料轉(zhuǎn)化過程的不可逆損失與CO2富集耦合機(jī)理研究，開發(fā)了“煤炭碳?xì)湓囟ㄏ驓饣cCO2富集一體化”方法、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)與方法、控制CO2的煤基化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。
目前，研究團(tuán)隊(duì)搭建了10kW級(jí)的燃料轉(zhuǎn)化與二氧化碳富集一體化實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用于研究燃料轉(zhuǎn)化過程中CO2富集機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)“煤炭碳?xì)浣M分定向氣化與CO2富集”、煤化工及化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)方向CO2提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)單元可實(shí)現(xiàn)6兆帕、1300攝氏度的反應(yīng)條件以及合成氣的部分循環(huán)，為碳遷移研究提供實(shí)驗(yàn)保障。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了三個(gè)固定床反應(yīng)器，三組實(shí)驗(yàn)可以同時(shí)進(jìn)行，大大提高了科研效率。到目前為止，此平臺(tái)已做完四百余組實(shí)驗(yàn)，共涉及7個(gè)煤種、多種反應(yīng)條件。
研究團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域已發(fā)表了相關(guān)理論研究成果，包含SCI論文20余篇，1項(xiàng)國際專利與5項(xiàng)國內(nèi)專利，并獲得美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)ASME獎(jiǎng)。
（來源：中國氮肥與甲醇技術(shù)網(wǎng)）