富氧燃烧烟气净化工艺研究进展

作者：刘敦禹; 蔡雨阳; 金晶^*; 许开龙

来源：洁净煤技术, 2021, 27(02): 79-91.

DOI：10.13226/j.issn.1006-6772.CCUS20091403

• 富氧燃烧
• 碳捕集
• 烟气净化
• 联合脱除

随着工业的快速发展,化石燃料消耗与日俱增,造成了大量温室气体CO2的排放,全球气候变化形势不容乐观。为了减少CO2排放,需要对高浓度CO2进行捕获、利用与封存,而富氧燃烧技术能有效实现碳捕集,是目前最具潜力的碳减排技术之一。富氧燃烧过程中,SOx、NOx、Hg等污染物以及惰性气体的存在不利于碳的捕集与封存。烟气中各成分浓度会对管道运输、地质储存和提高采收率(EOR)产生影响,介绍了烟气中CO2及各种杂质浓度的不同标准,系统综述了国内外脱硫、脱硝、脱汞和惰性气体脱除以及联合脱除技术的研究进展。脱硫部分除介绍传统脱硫技术外,重点描述了富氧燃烧烟气中CO2气氛对SOx脱除的影响以及加压条件下SO2的转化与去除。发现CO2气氛下SO2的吸收速率相比N2气氛有所降低,且SO2吸收过程中临界pH发生变化。脱硝部分重点描述了氧化吸收法脱硝技术以及加压条件下NO的氧化机理,并对高压下NO的氧化动力学进行阐述。随着压力的增加,NO氧化速率常数呈先下降后上升的趋势,且证明了反应器压力对液体夹带率的影响比较显著。总结了Hg脱除技术中不同烟气成分对Hg氧化的影响,HCl与Cl2起到了明显的促进作用。对活性炭进行改性,增加孔结构比表面积以及吸附剂表面的活性位点,提高Hg的脱除效率。介绍了惰性气体的净化技术,主要采用变压吸附方法来吸附和解吸附,降低了CO2气流中惰性气体去除的成本,实现一部分惰性气体再次循环回到锅炉中,提高CO2的捕获。重点讨论了在烟气压缩液化系统中的联合脱除技术,有效利用压缩过程条件将SOx、NOx、Hg分别以硫酸、硝酸、Hg(NO3)2形式协同去除,随着压力的增加,SOx与NOx去除效率提高,有利于SO42-、NO3-、HADS和HAMS(N-S化合物)的生成,同时也导致了N2O生成量增多。证明了Hg与NO2是气相反应,提出了高压下NO2与Hg反应产物的不确定性。简单介绍了低温碳捕集技术,有潜力取代洗涤器和其他烟气处理方法,但目前还缺乏可行性的研究。未来需对不同压力下NO氧化速率常数的变化趋势进行解释,高压下NOx与SOx联合脱除的产物以及NO2与Hg的反应产物进行分析。

• 单位
  上海理工大学