高温钙基固体吸附CO2捕集技术研究进展
杜振1
张立麒2
张杨3
刘博1
朱文韬3
罗聪2
喻江3
1.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074;华电电力科学研究院有限公司,浙江 杭州 3100302.华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 4300743.华电电力科学研究院有限公司,浙江 杭州 310030
摘要：在全球气候变化和"双碳"目标的推动下,碳捕集、利用与封存(CCUS)技术成为工业领域实现温室气体减排的关键.高温钙基固体吸附CO2 捕集技术因成本低、吸附容量高而备受关注,然而CaO吸附剂在循环过程中易烧结、磨损,致使性能衰减,限制了其规模化应用.综述了近年来CaO吸附剂的改性方法、规模化制备工艺、反应器设计以及钙循环中试装置的研究进展.在改性方法上,有机酸、碱金属盐、生物质衍生材料、金属氧化物及固体废弃物等均可用于改性CaO吸附剂,例如,丙酸改性的石灰石在 100 次循环后CO2 捕集能力为未处理样品的 4 倍.吸附剂颗粒制备技术包括挤压法、滚圆法、挤压-滚圆法、浇铸法、核壳法等,不同方法制备的颗粒在机械强度、CO2 捕集能力等方面各有差异.例如,挤压-滚圆法结合喷雾干燥技术制备的吸附剂微球,25 次循环后CO2 吸附量较高且抗磨损能力强,旋转 3 000 次后的失重率低于 0.8%.在反应器方面,流化床反应器应用最为广泛,但存在颗粒磨损的问题;移动床反应器可缩小反应器尺寸,但存在阻力的问题.另外,多个国家和地区的中试装置验证了钙循环CO2 捕集技术的可行性,如德国斯图加特的 200 kWh平台、西班牙La Pereda的 1.7 MWh平台等,可实现约 90%的CO2 捕集效率.最后,指出未来需突破低成本规模化制备工艺,解决现有成型技术原材料成本高、成品率低等问题;优化反应器传热传质性能;推进构建余热梯级利用的能量集成系统,降低捕集能耗,从而推动CaO吸附剂CO2 捕集技术从工程验证迈向工业化应用的关键跨越.
关键词：CaO吸附剂CO2捕集造粒反应器设计抗烧结
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFB4104000)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 36-52 )
英文信息