孙荣岳,胡天骄,尹鹏祥,申 昊,陶成飞,吕 勋

(1.南京工程学院 能源与动力工程学院,江苏 南京 211167;2.西子清洁能源装备制造股份有限公司,浙江 杭州 310021)

0 引 言

钙循环捕集CO2技术利用以石灰石为代表的在自然界中分布广泛、吸收容量大的钙基材料作为吸收剂,利用当前技术成熟度非常高的循环流化床作为反应器,可实现低成本高效率CO2捕集[1-2]。HANAK等[3]采用钙循环法捕集CO2导致电厂效率下降9.5%,优于胺法捕集CO2技术。德国斯图加特大学[4]、达姆施塔特工业大学[5]和西班牙CSIC[6]等研究机构在兆瓦级中试试验台上进行研究,结果表明,钙循环技术循环捕集CO2效率达90%以上,证明钙循环捕集CO2技术的可行性[7]。钙循环捕集CO2技术未来可能实现商业化运行。但由于高温烧结作用,随循环次数增加,钙基吸收剂捕集CO2活性迅速衰减[8]。为保证足够高的碳捕集效率,需持续补充新鲜吸收剂并排出失活吸收剂。STRÖHLE等[9]研究发现一台1 000 MW火力发电机组在额定功率运行且碳捕集效率达87.29%时,每小时需补充石灰石55 t同时排出失活CaO约30.8 t。以国家能源集团为例,2022年600 MW以上火力发电机组年运行约4 400 h,因此一台1 000 MW机组每年排出失活吸收剂约13.6万t。大量失活吸收剂若不合理处置,将带来严重的环境问题。

钙循环工艺中排出的失活吸收剂虽然用于捕集CO2活性很低,但可有效捕集SO2[10]和HCl[11]等其他气体污染物,也可用作原材料生产水泥[12]。但这些方法无法消纳如此大量失活钙基吸收剂,利用过程中运输成本较大。如能实现失活钙基吸收剂孔隙结构的逆向再生,则可恢复其循环捕集CO2活性,将其替代新鲜吸收剂再次返回系统,实现失活钙基吸收剂的原位资源化利用。……