生物质模板改性钙基吸收剂颗粒循环脱碳性能研究

发布时间：2020-04-09 01:06

【摘要】：基于钙循环CO2捕集系统的实际需要,采用挤压-滚圆法制备了用于捕集工业尾气中的CO2的生物质模板改性钙基吸收剂颗粒。主要研究了四种草本生物质(稻草、稻壳、麦秸杆、玉米杆)、不同掺杂比例(2、5、10和20 wt.%)以及20 wt.%微晶纤维素添加、煅烧条件(850℃,100vol.%N2和900℃ 40vol.%CO2)以及不同预煅烧处理工况(N2热解、空气煅烧和煤粉燃烧)下的改性钙基吸收剂颗粒循环脱碳性能。850℃,100 vol.%N2锻烧条件下,发现稻草、稻壳、麦秸杆和玉米杆对钙基吸收剂颗粒的改性效果体现在改善其抵抗循环CO2吸收性能衰减的能力方面。其中,CH-MJ10(10 wt.%麦秸杆掺杂,下同)的吸收剂颗粒改性效果最佳,其CO2吸收量衰减率为12.35%,仅为纯氢氧化钙的衰减率的26.10%。而900℃,40vol.%CO2锻烧条件下,生物质模板改性的吸收剂颗粒的循环脱碳性能不仅没有得到有效地改善,反而随着添加比例的增加,循环脱碳性能表现出逐渐恶化的趋势。尤其是CH-YMG10、CH-DC10、CH-DC20三种颗粒,20次循环单位质量吸收剂颗粒的单位CO2吸收量衰减率依次为79.27%,78.86%、78.69%。造成这些改性吸收剂颗粒脱碳效果较差的原因是生物质中木质素会明显地削弱纤维素和半纤维素对钙基吸收剂颗粒CO2吸收性能的改善效果。此外,生物质模板能够显著改善改性吸收剂颗粒的抗磨损性能。经过6000r磨损测试后,CH-MJ5的磨损率最低,仅为0.73%;CH-DC10次之,为2.12%(而未掺杂的颗粒经过6000 r之后磨损率达到了 6.32%)。进一步选取改性效果良好的纤维素作为造孔模板,测试改性钙基吸收剂颗粒的循环脱碳性能,其中纤维素的添加比例为20 wt.%。发现纤维素模板改性的钙基吸收剂颗粒的尺寸对其循环CO2吸收性能的影响极其微弱,但是尺寸较小的颗粒相较于大颗粒可以较快地达到其最大CO2吸收容量。由于不同粒径的纤维素模板(45 μm、100-150 μm和300 μm)具有相似的失重特性,其对钙基吸收剂颗粒孔隙结构的改善作用差异不大,造成纤维素模板粒径对钙基吸收剂颗粒的循环CO2吸收能力和吸收速率的影响微弱。相较于N2热解预锻烧处理,空气煅烧和掺混煤粉燃烧易造成钙基吸收剂颗粒烧结的恶化,导致其循环CO2吸收能力的下降。同时,N2热解能够在吸收剂颗粒内部形成稳定的硬质骨架结构,维持吸收剂颗粒在循环脱碳过程中孔隙结构的稳定,增强吸收剂颗粒循环吸收CO2的稳定性。此外,掺杂300 μm的纤维素在获得较为良好的脱碳性能之外,还具有良好的机械性能。
【图文】：

国家政府,变化趋势,绪论,温室效应

第１章绪论第１章绪论逡逑１邋ｃ0２排放及减排技术逡逑温室效应是由于大气中以二氧化碳为主的温室气体可以透过来自太阳的短波并吸收来自地面反射的长波辐射，从而导致地表温度越来越高的自然现象。但业时代以来，随着人类对能源的需求逐渐增加，大量化石能源燃烧之后产生的ｃｏ排放到大气中，加剧了大气的温室效应，使得全球变暖日益严重。美国国家海洋气管理局下的地球系统研究实验室（ＥＳＲＬ）的监测数据显示，１９８０年以来全球中的Ｃ０２平均浓度一直在持续增长，具体情况如图丨．丨１１］。截至２０１９年２月，己到４１０．６０ＰＰｍ，且呈现出继续增涨的趋势。因此，Ｃ０２减排对缓解日益严重的全暖问题至关重要。逡逑－逦

源头控制,排放量,后处理,可再生能源

将达到１５０亿吨。《ＢＰ世界能源统计年鉴２０１７》指出⑵，２０１６年煤炭在中国的能源逡逑结构占比由的６４％降至６２％，邋Ｃ０２排放量连续第二年下降，降幅为０．７％，但是中国逡逑因化石能源消耗造成的Ｃ０２排放量仍然居于全球首位，如图１．２所示。因此要实现逡逑Ｃ０２短期内排放量达到峰值的目标，压力依然十分巨大。当前化石能源仍旧占据全球逡逑能源结构的主导地位，由于工业生产而造成的ＣＣｈ大量排放将会持续相当长－段时逡逑间。因此，找到一条能够在短期内有效降低Ｃ０２排放的技术路线尤为迫切。逡逑９邋－逦逦逦＂逦中国逡逑。．逦美国逡逑８邋＂逦４－邋口本逡逑＾邋７逦：逦Ｃ｜ｉｉｉ＝逡逑５逦■邋Ｚ逦欧洲逡逑ｍ邋ｅ邋－邋？一＾俄罗斯逡逑＾邋．邋？逦－＃逦ｓ一￣￣￣逡逑８邋４邋－逡逑３邋－逡逑２邋？逦逦－ｗ－逦逡逑逦Ｉ逦逡逑？邋＜—４—－＝邋￣￣￣Ｉ邋ｗ＾ｒ￣Ｍ逦４逦４逦？逦＾逡逑１『＿＿＿４．——？一■卜今逦？逦４邋—４．逡逑２００６逦２００８逦２０１０逦２０１２逦２０１４逦２０１６逡逑图１．２近十年世界各地区Ｃ０２排放量【２］逡逑目前，Ｃ0２减排技术主要分为源头控制和排放后处理两种方式，包括节约用能、逡逑开发清洁可Ｈｉ牛．能源以及ＣＣｈ的捕集与财存技术（Ｃａｒｂｏｎ邋Ｃａｐｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋Ｓｔｏｒａｇｅ，邋ＣＣＳ邋）。逡逑其中，，开发清洁可再生能源，包括核能、水电、可再生能源、生物质能等，提高清洁逡逑可再生能源在整个能源结构中的占比，这是一条长远可行的发展低碳能源路线。尽管逡逑发展清洁可再生能源在中长期看来具有巨大的碳减排潜力
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

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