【文章內(nèi)容簡介】 廠取水口：位于渠江，設(shè)置取水口和水泵房，采用循 環(huán)供水系統(tǒng)。 除灰系統(tǒng)：除灰系統(tǒng)采用干灰干排，灰渣分除方案，設(shè)灰?guī)?3 座，灰?guī)炜側(cè)莘e 3190m3，灰?guī)祉斣O(shè)有布袋除塵器，卸灰口設(shè)有濕式卸料機(jī)，避免輸灰和裝車時(shí)干灰飛揚(yáng)。除渣系統(tǒng)采用 “刮板撈渣機(jī) ～～ 渣溝 ～～ 排渣泵 ～～ 脫水倉 ～～ 汽車 ”方案。 項(xiàng)目構(gòu)成表 本項(xiàng)目是將原有的 2300MW 的其中一套設(shè)備進(jìn)行改造。改進(jìn)后的基本情況如下： 表 1 現(xiàn)有電廠（一期工程）改造后主要設(shè)備和環(huán)保設(shè)施情況表 隨著我國面臨的碳減排壓力逐漸增大，節(jié)能和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的難度逐漸增大、潛力逐漸減小，燃煤電廠的碳捕集有望成為碳減排的重要手段。長遠(yuǎn)來看，通過節(jié)能和可再生能源減排二氧化碳的量總是有限的，有必要從化石能源利用過程中捕集二氧化碳進(jìn)行封存，實(shí)現(xiàn)長期、大量的碳減排。電廠排放的二氧化碳是人類活動(dòng)排放二氧化碳的 50%以上，是最主要的集中排放源。尤其是對于以煤為主的我國，比須從二氧化碳捕集的方面來實(shí)現(xiàn)低碳排放。 CO2的捕集主要是指對化石燃料火 電廠排放到大氣中的 CO2進(jìn)行分離捕集。發(fā)電廠中進(jìn)行 CO2捕集的技術(shù)路線主要有四類：燃燒前脫碳（ prebustion）、 燃燒后脫碳（ postbustion）、富氧燃燒脫碳（ oxyfuel）和化學(xué)鏈燃燒技術(shù)（ CLC），本文主要介紹前三種技術(shù)。 項(xiàng)目 單位 工程規(guī)模 300MW 鍋爐 種類 Shell 氣化鍋爐 汽輪機(jī) 種類 凝汽式 出力 MW 150 發(fā)電機(jī) 容量 MW 150 CCSamp。U系統(tǒng) 脫碳技術(shù) 燃燒前脫碳 脫碳溶液 改良 NHD 脫碳率 % ≥ 脫硫率 % ≥99 封存 天然氣田 利用 工業(yè)利用 冷卻水方式 循環(huán)供水 輸煤系統(tǒng)沖洗水處理方式 沉煤池澄清后集中處理 循環(huán)水系統(tǒng)排水處理方式 作干灰調(diào)濕水、干灰場灑水、脫硫工藝水等 脫硫廢水處理方式 經(jīng)專門脫硫廢水處理裝置處理后集中處理 生活污水處理方式 生活污水處理站二級生化處理 固體廢物處理方式 種類 爐渣、灰 處理方式 綜合利用，剩余部分干灰場灑水碾壓堆存 燃 燒 前脫 碳燃 燒 后脫 碳富 氧 燃 燒工 業(yè) 過 程水 運(yùn)鐵 路 運(yùn) 輸管 道地 質(zhì) 封 存海 洋 封 存工 業(yè) 利 用農(nóng) 業(yè) 利 用社 會(huì) 利 用自 然 碳封 存海 洋 增 肥 CO2的捕集 CO2的運(yùn)輸 CO2 的封存 CO2的利用 圖四 各集成方案方案流程圖 燃燒前脫碳技術(shù) 燃 燒前脫碳技術(shù)（ PCDC），是指炭基燃料燃燒前，首先將其化學(xué)能從碳中轉(zhuǎn)移出來，然后再將碳和攜帶能量的其他物質(zhì)進(jìn)行分離，這樣就實(shí)現(xiàn)了碳在燃料利用前進(jìn)行捕集。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（ IGCC），就是典型的可以燃燒前脫碳的系統(tǒng)。它結(jié)合了煤氣化技術(shù)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的新型發(fā)電技術(shù)。 IGCC 系統(tǒng)對氣化得到的煤氣進(jìn)行變換反應(yīng)，使煤氣轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己脱鯕?，最終將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)移到氫氣上，然后再對二氧化碳和氫氣進(jìn)行分離（圖一 燃燒前脫碳原理圖 )。一般 IGCC 系統(tǒng)的氣化爐都采用富氧或純氧技術(shù)，所需氣體體積大幅度減小、 CO2體積分?jǐn)?shù)顯著變大， 從而大大降低投資和運(yùn)行費(fèi)用。目前世界上已經(jīng)運(yùn)行的 IGCC 機(jī)組 ,其供電效率已經(jīng)達(dá)到 43%左右，隨著相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的不斷發(fā)展 ,還能進(jìn)一步提高到 50%左右。 圖一 燃燒前脫碳原理圖 基于 IGCC 的 PDCD 處理的氣體氣體壓力和二氧化碳濃度， 所以采用物理吸附法比化學(xué)吸附法更能體現(xiàn)出優(yōu)勢。分離 2CO 的典型吸收法是聚乙二醇二甲醚（ selexol 法）和低溫甲醇法（ Rectisol 法）。這兩種方法都屬于低溫吸收過程。同時(shí)基于重慶媒屬于高硫媒，且這兩種技術(shù)都可同時(shí)吸收硫化氫，凈化程度較高，便可在系統(tǒng)中省去脫硫單元，但相應(yīng)需要采用耐硫變換技術(shù)。其中低溫甲醇法 的 工藝流程龐大 ，而且吸收過程中甲醇蒸汽壓較高，致使其溶劑損失較大。 聚乙二醇二甲醚（ Selexol 法）首先是美國 Allied 化學(xué)公司 1965 年開發(fā)，使用多組分的聚乙二醇二甲混合溶劑。 Selexol 是美國 UOP 公司的專利技術(shù)。我國南化公司研究院和杭州化工研究所于 20 世紀(jì) 80 年代對各種溶劑進(jìn)行篩選后得出用于脫硫和脫 CO2的聚乙二醇二甲醚較佳的溶劑組成，商品名為 NHD 溶劑，已成功地用于大、中、小各種合成氣的脫硫和脫碳。 燃燒前脫碳技術(shù)的優(yōu)勢：壓力高、雜質(zhì)低、進(jìn)入分離裝置的合成氣粉塵和硫化物的含量都 很低、采用的分離工藝比較廣泛、分離設(shè)備尺寸可以較小、分離過程的能耗較低、污染物脫除的效率高、費(fèi)用少 ,發(fā)電效率較高約 50 %～ 60 %,能實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)和副產(chǎn)品的綜合利用 ,有助于 CO2的處理。 燃燒前脫碳技術(shù)劣勢：整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜 ,運(yùn)行匹配要求高 ,初投資高 ,以美國第三代 IGCC 系統(tǒng)為例投資約為 1 025 美元 / kW（據(jù) 2021 年統(tǒng)計(jì)）。 燃燒后脫碳技術(shù)（ PCC） 燃燒后脫碳技術(shù)是指在燃燒后的煙氣中捕集或者分離 CO2。其中有 MEA 法、熱鉀堿 法和氨法脫碳等（圖二 燃燒后脫碳原理圖）。目前，回 收 CO2途徑的首選分離方法是化學(xué)溶劑吸收法，它比其它燃燒后捕集技術(shù)具有更高的捕集效率和選擇性，更低的能耗和投資成本。此外，研究人員正在探索一些其他的捕集方案，例如吸附法、膜分離法和固體吸附法（鈣基固碳）等。 圖二 燃燒后脫碳原理圖 燃燒后脫碳技術(shù)優(yōu)勢：煙氣多級換熱，熱量綜合利用，吸收劑消耗低，設(shè)備小和水消耗量低。 燃燒后脫碳技術(shù)的劣勢：需要處理的煙氣量大，溫度高，雜質(zhì)多，化學(xué)溶劑的再生過程需要耗用大量的低壓水蒸汽，同時(shí)燃燒后 CO2分離的壓力較低，儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)還要將其壓縮至超臨界流體狀態(tài) (約 10MPa），耗用大量的壓縮功。 CO2的回收、壓縮和儲(chǔ)存及下游運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施等環(huán)節(jié)的投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本較大。 富氧燃燒技術(shù) 富氧 燃燒技術(shù)是指用 O2/CO2的混合物代替空氣，作為化石燃料燃燒的氧化劑，燃燒后煙氣中含有高濃度的 CO2和水蒸氣，從而更容易地捕集 CO2（圖三 富氧燃燒原理圖）。根據(jù)流程特點(diǎn)，富氧燃燒主要可以分為間接富氧燃燒和直接富氧燃燒系統(tǒng)，目前所提到的富氧燃燒系統(tǒng)主要指間接加熱系統(tǒng)。 圖三 富氧燃燒原理圖 富氧燃燒的優(yōu)勢：富氧燃燒一般將冷卻后的煙氣進(jìn)行部分循環(huán)，一方面可以使煙氣中含有高濃度的 CO2（ ≥90％ )，簡化了后續(xù)的分離純化過程，分離成本相對較低；另一方面可以稀釋氧氣，降低燃燒溫度。由于燃燒環(huán)境中減少了空氣中約 70%的氮?dú)猓?NOX排放量會(huì)大大降低，因而也有利于縮小鍋爐及煙道的尺寸。為了控制燃燒溫度，采取煙氣循環(huán) 的方式為助燃劑，也能夠使得相對空氣為助燃劑的鍋爐體積縮小 1/5。 因此，富氧燃燒技術(shù)具有降低設(shè)備造價(jià)的潛力。 富氧燃燒的劣勢：盡管富氧燃燒技術(shù)已經(jīng)在煉鋁、煉鋼、玻璃生產(chǎn)等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但是這些工業(yè)過程中富氧燃燒主要用于提供高溫，直接加熱，而不是用于發(fā)電（一般用于加熱水蒸氣），也不捕集 CO2，如果將其用于電廠，并要求捕集 CO2，還需要進(jìn)一步研究，實(shí)際應(yīng)用還需要解決較多的問題，目前還處于示范階段。而且富氧燃燒中的制氧設(shè)備投資較大，運(yùn)行維護(hù)較復(fù)雜，需要昂貴耗能的空分廠，且 CO2的回收壓力較低。 4． 二氧化碳資源化利用技術(shù) 利用前景 隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，人類每年向大氣中排放大量的 CO2氣體，致使大氣中 CO2的含量逐年增加，目前濃度已達(dá) 360ppm，與工業(yè)化初期相比增加了 30%，從而引起了全球氣候的變暖。 溫室效應(yīng)已引起全世界的廣泛關(guān)注和高度重視 ， CO2的捕集、處理 、轉(zhuǎn)化 、利用等也成為全球研究的一個(gè)新熱點(diǎn)。目前，重慶市大部分 CO2是由從事火電、水泥、鋼鐵行業(yè)的企業(yè)所排放，每年二氧化碳的排放總量為 8500 余萬噸，這些企業(yè)大多沒有對 CO2回收利用，而是將其作為廢氣直接排空，這不 僅污染了環(huán)境，而且浪費(fèi)了有限的資源。合理有效地利用這部分資源，一方面可適當(dāng)調(diào)整企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面對環(huán)境保護(hù)將產(chǎn)生積極的影響，具有良好的社會(huì)效益 。 CO2的主要用途 CO2早期主要用來合成尿素、碳酸氫按等化學(xué)肥料 ， 以及用來生產(chǎn)純堿、小蘇達(dá)等基礎(chǔ)化工原料，而現(xiàn)在的應(yīng)用則更加廣泛 ， 化工、機(jī)械、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、煙草等行業(yè)都有較大應(yīng)用。氣體 CO2主要用于尿素、碳酸氫銨、純堿和無機(jī)鹽工業(yè)的原料 ， 也用于鋼鑄件淬火；液體主要用于金屬焊接、冷卻介質(zhì)、制造干冰、生產(chǎn)飲料以及發(fā)酵工業(yè) 、制糖工業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域 ， 還可用作大型鑄鋼防泡劑、植物生長促進(jìn)劑、防氧化劑及滅火劑等；固體主要用于青霉素生產(chǎn) ， 魚類、奶油、冰淇淋等食品貯存及低溫運(yùn)輸?shù)取? 二氧化碳在工業(yè)上的利用 （ 1） 合成甲醇 二氧化碳與氫氣在催化劑的催化下進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)： OHOHCHHCO 2322 3 ??? 利用托普索公司的 CDH 工藝以廢氣中二氧化碳和氫氣為原料，在一種高活性催化劑作用下合成甲醇。該工藝方法簡單，能量消耗低，合成壓力為 120MPa，反應(yīng)溫度為 280℃ 。 （ 2）合成高分子化合物 在二烷基鋅一水系催化劑、二烷基鋅一苯酚系催化劑作用下，二氧化碳與環(huán)氧丙烷共聚，可制得聚丙烯碳酸酯。此方法工藝簡單，易于操作，無污染，制成的包裝品無毒，可用于食品的包裝。其缺點(diǎn)是國內(nèi)環(huán)氧丙烷來源少，原料供不應(yīng)求。 此外，二氧化碳與乙烯亞胺、丙烯亞胺、乙烯基乙醚 、異戊二烯等在有機(jī)鋅或有機(jī)鋁催化劑作用下反應(yīng)可制得相應(yīng)的二元共聚體；二氧化碳還能與其他單體發(fā)生三元共聚，制得高分子化合物。二氧化碳與乙二胺、碳酸二乙、光氣、尿素作用制得的乙撐脲 ，是紡織助劑、柔軟劑，同時(shí)它也可作為生產(chǎn)油漆、黏結(jié)劑的原料。 （ 3）二氧化碳甲烷化合成天然氣 二氧化碳在鎳 (Ni)和釘 (Ru)的負(fù)載型催化劑作用下，在較低溫度下即能發(fā)生甲烷化反應(yīng)，與一氧化碳相比，二氧化碳的表觀活化能較一氧化碳低，因此反應(yīng)速度快。例如，以 Ru 為催化劑，二氧化碳甲烷化的表觀活化能為 ，而一氧化碳卻需。 加拿大京士敦女皇大學(xué)邁克爾 貝爾德實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了以 Rus3 (co)12／ A1O3為催化劑，在 275℃ 常壓下使二氧化碳發(fā)生甲烷化反應(yīng)，其收率 為 60～ 70%。反應(yīng)式為： C02 + 4H2 ～ CH4 + 2H2O (4) 氣體保護(hù)焊 電弧焊接由于生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、焊接成本低 , 是我國重點(diǎn)推廣的技術(shù)項(xiàng)目之一。 CO2做為電弧焊接的保護(hù)氣體，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于汽車、輪船、機(jī)車制造、工程機(jī)械 、石油化工設(shè)備等的焊接。 二氧化碳在農(nóng)業(yè)上的利用 (1) 氣肥 在農(nóng)業(yè)上 ， 液體 CO2可用作覆蓋植物的氣肥 ， 以提高光合作用的效率 ， 使農(nóng)作物早熟 ， 并提高農(nóng)作物產(chǎn)量。目前， CO2在大棚蔬菜 、水果中的應(yīng)用正日趨廣泛。 (2) 食品的氣調(diào)保鮮 氣調(diào)貯藏的實(shí)質(zhì)是在冷藏的基礎(chǔ)上增加氣體成份調(diào)節(jié)。二氧化碳?xì)庹{(diào)貯藏是當(dāng)今最先進(jìn)的果蔬保鮮貯藏方法。二氧化碳?xì)庹{(diào)貯藏（低氧及適當(dāng)?shù)亩趸紳舛葪l件下的貯藏方式）可以在很大程度上抑制果蔬呼吸，抑制有害菌繁殖生存，減少腐爛，保持果蔬良的風(fēng)味和芳香氣味，抑制水份蒸發(fā)，保持果蔬新鮮度，而且還可抑制酶的活性，抑制乙烯產(chǎn)生（蔬貯藏中自身會(huì)產(chǎn)生乙烯氣體，乙烯又促使果蔬加快后熟和衰老），延緩后熟和衰老過程，長期保持果實(shí)硬度和新鮮，延長貯藏期和貨架期。 （ 3）呼吸劑 液體二氧化碳還可用作呼吸促進(jìn)劑，以及用于柿子脫色、菌種培育等。 二氧化碳在社會(huì)上的利用 （ 1）在醫(yī)療上利用 液體 CO2在醫(yī)療上主要用來進(jìn)行低溫手術(shù)和局部麻醉等，同時(shí)也可用于開發(fā)止痛、止血手術(shù)刀，處理人體骨胳及血液（液體 CO2處理人體血液 ， 將其進(jìn)行脫脂、消滅血液中的病毒及寄生蟲卵 ， 可用于治療一些疑難病癥），解決骨移植和輸血安全性問題。 （ 2）在煙絲生產(chǎn)中 CO2和氟利昂是兩種常用的煙絲膨化劑，但后者正逐步減少施用，最后將被徹底禁用，這給 CO2在煙草業(yè)的發(fā)展提供了不可多得的良機(jī)。 液體 CO2用于煙絲的膨化處理，可使每箱香煙節(jié)約 5 %～ 6 %(約 kg～ 3 kg)煙絲，并可提高煙絲的質(zhì)量，每箱香煙 (約50 kg 煙絲 )所需煙絲膨化劑為 30kgCO2。目前，國內(nèi)僅上海、寧波卷煙廠使用這項(xiàng)技術(shù)，我國每年生產(chǎn)香煙 2021 萬箱左右，如 10 %用 CO2膨化處理，則需耗 CO26 萬噸左右，如全部施用 CO2膨化處理，則需消耗 CO2達(dá) 60 萬噸。因此， CO2在煙草工業(yè)具有十分良 好的推廣應(yīng)用前景。 （ 3）碳酸化飲料 飲料行業(yè)是國內(nèi)二氧化碳的另一大市場，隨著國民生活水平的提高，飲料和啤酒的銷售 量將會(huì)進(jìn)一步加大，這一領(lǐng)域