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燃煤烟气中多污染物联合脱除及氮硫碳资源化利用全流程一体化平台

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登记号:G20190050

所属行业:水利、环境和公共设施管理业

学科分类:三废处理与综合利用;

关键词: 减排 气候变化 二氧化碳 工业废气 温室气体

绿色分类:大气污染源头防控;

  • 基本信息
成果名称: 燃煤烟气中多污染物联合脱除及氮硫碳资源化利用全流程一体化平台
成果登记号: G20190050 学科分类: 三废处理与综合利用;
绿色分类: 大气污染源头防控; 项目关键词: 减排  气候变化  二氧化碳  工业废气  温室气体
推荐单位:

中国科学院上海高等研究院

成果所处阶段: 初期阶段
合作方式: 技术许可, 成果所属行业: 水利、环境和公共设施管理业
国家/地区: 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

主要介绍以下方面:

一、项目简介(简要介绍项目基本情况)

我国目前正面临严峻的CO2减排压力。 CO2捕获、利用和封存(CCUS)是一类具有重要应用潜力的减排技术。现有的工作在CCUS技术链条中各个环节的研发方面已经取得了较为显著的突破,但是实现CO2工业级别的减排,还有赖于集成性的平台装置,以及整体技术链条的贯通。针对以上问题,本项目选取燃煤电厂烟气这一重要的CO2排放源,完成全流程CCUS技术验证和装置平台研发。由于烟道气中往往含有残留的NOx和SOx,其会对CO2捕获和转化中使用的催化材料产生严重的影响。因此,本项目还耦合了多种技术,在一体化平台小试示范装置上,实现立方级电厂烟气中污染物联合脱除以及碳氮硫资源的集成化利用。在烟气综合治理和净化的同时,联产硝酸盐,硫酸盐,微藻,醇类,甲酸,以及高纯CO2等产品。从而完成CCUS全流程的工程化概念验证,为技术的进一步放大提供基础设计方案和参数支持,从而推动CCUS技术的系统集成发展。在未来10年内具备显著的工业级减排能力,并形成CCUS与传统工业相衔接的技术集群和战略新兴产业,其具有显著的现实意义和科学价值。


二、合作内容

(一)涉及到的主要相关技术简介(主要介绍本项目所涉及到的主要技术内容、以及需要配套的其他技术)

本项目基于NO低温氧化-微藻养殖-CO2捕获-CO2光电催化转化四类核心技术为。 可进行每小时立方级燃煤电厂烟气污染物综合治理及其氮硫碳资源回收利用技术小试验证,并能全系统连续长时运转。

本课题各子系统的主要技术内容如下:

l基于NOx低温氧化和吸收的氮资源回收利用子系统,包含若干模块:(1)供气模块:通过压缩机和流量控制装置为氧化和吸收模块供气;(2)NO氧化模块:包含1个低浓度NO氧化固定床装置。(3)吸收模块:将经过氧化模块的烟气中NOx和SO2进行液相吸收,以硝酸盐和硫酸盐形式脱除;(4)检测模块:主要用于对吸收前后气体组成的在线检测;(5)仪表模块:主要用于安放装置的电控单元和控制/监测仪表,实时监测并显示系统温度、压力、流量、组成等状态数据。

l基于微藻养殖的碳硫氮一体化高值利用子系统,包含若干模块:(1)供气模块:通过压缩机和流量控制装置为吸附模块供气;(2)反应器模块:包含三个串联柱式反应器,可实现温度、光照、气体流量等自定义设置。(3)检测模块:主要用于对分离前后气体组成、微藻生物量及组分的在线和离线检测(4)仪表模块:主要用于安放装置的电控单元和控制/监测仪表等,实现光照强度、pH、温度、等工况参数的在线检测

l基于吸附法的低成本烟气脱碳子系统,包含若干模块:(1)供气模块:通过压缩机和流量控制装置为吸附模块供气;(2)吸脱附模块:包含三个平行塔器(用于执行吸附、脱附、等待连续操作)。系统温度、压力、流量、组成等状态数据实时显示并自动记录。(3)蒸汽发生模块:为脱附过程提供蒸汽脱附气;(4)检测模块:主要用于对分离前后气体组成的在线和离线检测;(5)仪表模块:主要用于安放装置的电控单元和控制/监测仪表等。

l基于可再生能源的高效CO2光电转化子系统可实现CO2转化生成高值含氧化合物的选择性高值含氧化合物,过程反应条件温和,能够在低于70oC常压或者常温常压下发生。该子系统包含若干模块:(1)供气模块:通过气体质量流量计为光电转化子系统供气与增湿;(2)蒸汽发生模块:通过水蒸气控制装置为供给系统的气体提供保护水蒸汽;(3)光电转化反应模块:包含阴极、阳极反应室(分别用于CO2光电催化活化、还原,以及水的氧化等过程),固体电解质膜(用于阴、阳极的隔离与质子传导);(4)检测模块:主要用于对光电反应后气体组成的在线和离线检测;(5)冷凝与产物收集模块:主要用于产物的冷凝与收集等。


(二)拟合作区域及合作对象(主要说明该项目希望合作的区域及承接对象)

由于中国特有的“多煤,少油,缺气”的资源禀赋决定了煤是中国最重要的的能源。本项目希望在煤电力和热力行业进行关于烟道气污染治理领域方面的应用。另外,我国已于2017年底启动了全国碳排放权交易市场在整个发电行业实行。一旦后续碳交易市场的进一步推广至其他行业如冶金,化工,建材等行业,集成性的CCUS减排技术和解决方案在未来必将具有的巨大市场前景。


(三)拟合作模式(简要介绍项目未来的商业模式,以及希望开展的合作模式)

本项目拟建立CCUS全流程技术验证系统平台,从而完成CCUS全流程的工程化概念验证,为技术的进一步放大提供基础设计方案和参数支持。在未来的商业模式中,可为电力,冶金,化工,建材等行业的工业尾气废气的综合利用以及碳减排需求提供关键科学问题以及核心技术方面进行价值输出,包括技术支持和解决方案。



姓名: 魏伟 性别:
出生日期: 1971-08-14 08:00:00.0 职务: 研究员
国籍(地区): 联系地址: 上海市浦东新区海科路99号
电子邮件: weiwei@sari.ac.cn
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