洁净煤技术杂志

洁净煤技术杂志2024年第10期

• 钙循环热化学储能及其耦合CO2捕集技术研究进展

  代金雨, 罗聪, 李小姗, 邬凡, 张立麒

  钙循环热化学储能的基本原理是采用钙基热载体(以CaO为主)与CO2的化学链循环可逆反应进行循环的储热与放热过程。由于钙基原料的成本低廉、来源广泛、储放热密度高，钙循环技术被认为是一种十分有潜力的热化学储能技术，具有良好的应用前景。此外，在钙循环储放热过程中，可利用碳酸化反应捕集CO2，形成储能与CO2捕集耦合以降低碳捕集的能量需求。但钙基热载体在循环利用过程中易失活和磨损，且钙循环热化学储能系统大部分研究仍处于实验室阶段，而与碳捕集耦合会加剧钙基热载体的烧结失活。对此，国内外开展了大量基础研究，提出了一系列增强钙基载体活性，减少磨损，提高钙循环储热效率的方法。综述了钙循环热化学储能及其耦合CO2捕集技术的研究进展，从钙基热载体的物化特性与改性方法、钙循环储能和CO2捕集系统的流程设计、反应器设计3方面归纳了近年来钙循环储热技术的研究进展，包含钙循环储能辅助太阳能发电、钙循环热化学储能耦合CO2捕集系统的改进方法，以及直接与间接辐照煅烧储热反应器的开发研究现状。最后总结了现阶段存在的主要问题，并提出该技术未来研究方向。

• 中美CCUS技术发展与政策体系对比

  史明威, 高仕康, 吕昊东, 马乔, 张贤, 李佳

  碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是指能够将二氧化碳从能源利用、工业生产等排放源或生物质利用尾气、空气中等不同碳源捕集分离，并输送到适宜的场地加以利用或封存，最终实现二氧化碳减排的技术组合，是各国实现气候目标所不可或缺的重要技术支撑。碳达峰碳中和目标提出后，中国已初步建立碳达峰碳中和相关政策体系，积极推进各行业深度技术创新和系统性变革。CCUS技术既是可以实现化石能源的大规模低碳利用的重要技术选择，又是推进钢铁、水泥等难减排工业行业深度脱碳的可行技术方案，更是未来抵消剩余温室气体排放的托底技术手段。为实现中美两国气候目标，两国最终需要通过CCUS技术实现每年数十亿吨的二氧化碳减排量。美国是全球CCUS技术的先行者之一，在政策法规制定、基础设施建设、大规模工程运营方面具有相对优势。为支撑净零排放目标，美国通过一系列卓有成效的财税激励机制加快了CCUS项目大规模部署进展，相关经验值得借鉴。文章通过比较中美两国在CCUS技术领域的潜力需求、政策法规、研发示范等情况，为我国CCUS技术及配套政策环境发展提供参考，并提出中美在CCUS技术领域开展合作的潜在方向。

• 全球碳管理发展态势与技术前沿进展

  姚悦, 吕昊东, 彭雪婷, 张贤, 王颖

  碳管理（Carbon Management）技术是实现《巴黎协定》温控目标的重要支柱与实现中国碳中和目标技术组合的关键构成部分。当前，随着全球负排放需求增多，碳管理在主动管理现有工厂设施、难减排部门及大气遗留的二氧化碳排放方面将发挥不可或缺的作用，然而目前关于碳管理领域的科学认识与前沿进展还存在一些模糊与不足。围绕碳管理的内涵与外延、技术细分、全球前沿进展、中美发展态势对比及问题与建议方面进行了深入的分析。研究总结了碳管理的定义及意义、技术体系与碳循环模式；对自然碳管理、主动碳管理、碳捕集利用与封存（CCUS）与碳移除（CDR）技术进行了细分讨论；从科学共识，技术发展与国际合作3个方面归纳了当前全球碳管理前沿进展；对比了中国和美国碳管理领域在减排需求、技术跟踪、支持政策和市场投资领域的发展态势；最后从科技研发、政策激励、基础设施与多双边合作4个方面提出了相应的措施建议。研究系统梳理了全球碳管理发展态势与技术前沿进展，为推进我国碳管理战略性技术体系的超前部署和能源系统有序平稳转型下的碳中和目标实现提供参考。

• 煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

  王润宇, 马欣强

  燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用，蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量。机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径。以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象，构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图，借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响。结果表明：全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽，导致原机组循环效率从43.84%降至35.74%。再沸器凝结水余热用于富液加热时，再生热耗降低0.2 GJ/t，节约蒸汽用量43.05 t/h，机组循环效率升至36.35%，和余热用于机组回热系统效果相当，但前者系统更简单。再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热，节约机组低压缸抽汽，提高循环效率；再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关，随着冷富液流量增加，碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势，当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时，机组发电效率最高；二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大，机组发电效率越高，但同时消耗更多电能。通过优化，配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW机组发电功率由无优化时的510.09 MW增至528.96 MW。

• 化学链氧解耦燃煤发电系统过程模拟

  王小雨, 赵海波

  当前煤的化学链燃烧中煤主要通过以下3步进行转化：煤的热解、煤焦的气化以及煤热解和气化产物与氧载体的反应。由于煤焦的气化反应速率较低，燃烧转化全过程受限于较慢速的煤焦气化过程，导致燃烧效率和CO2捕集效率的下降。化学链氧解耦燃烧采用具有吸释氧能力的氧载体，煤焦可以与氧载体释放的气态氧直接反应而转化，避免较慢速的煤焦气化过程，显著提高燃料的转化速率。运用Aspen Plus软件构建了以CuO/Cu2O为氧载体的600 MW化学链氧解耦燃煤发电系统。基于系统仿真结果，分别进行了能量、㶲和㶲成本分析。结果表明：化学链氧解耦燃煤发电系统的净热效率为37.66%；系统中内部㶲损失最大的组件为燃烧反应器，占子系统总内部㶲损失的44.23%。仅以发电量为产品时，化学链氧解耦燃煤发电系统的㶲效率为36.27%；如果将高浓度CO2也作为产品，系统的㶲效率为40.47%；化学链氧解耦燃煤发电系统中单位㶲成本最大的组件为第7台给水加热器，其次为第5个低压汽轮机、凝汽器、第1个高压汽轮机和空气预热器。

• UiO−66−NH2合成及其在混合基质碳捕集膜中的应用

  陈羿戬, 生梦龙, 李庆华, 王志

  UiO−66−NH2是典型Zr基金属有机框架（Zr-MOFs），在CO2吸附领域应用前景广阔，是与聚乙烯基胺（PVAm）结合制备混合基质膜（MMMs）的较好填料。但UiO−66−NH2合成反应规模化效应明显，难放大到十克级以上。通过调节水–乙酸的比例，合成了一系列UiO−66−NH2，并通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、比表面积测试与孔隙率分析（BET）对样品进行表征。通过分析表征结果，提出一种水–乙酸促进Zr-MOFs二级结构（SBU）形成的机理，以此为指导成功实现UiO−66−NH2颗粒的百克级规模化合成。此外，将该材料与聚乙烯基胺（PVAm）结合制备了UiO−66−NH2/PVAm混合基质膜，用模拟烟道气（CO2、N2体积分数分别为15%、85%）进行分离性能测试，相较纯PVAm膜，UiO−66−NH2/PVAm混合基质膜分离性能提高，CO2渗透率达1 937 GPU，CO2/N2分离因子达85。根据成本估算结果，用混合基质膜可有效减少碳捕集成本，在实际燃煤烟道气碳捕集中有应用前景。

• 基于压缩式热泵的CO2−MDEA/PZ碳捕集工艺优化

  俞苗, 徐燕洁, 方梦祥, 聂涛涛, 王涛, 吴海茜, 曾伟强

  当前化学法CO2捕集系统的高投资、高吸收液再生能耗和高运行费用成为限制其大规模应用的主要障碍。为了回收解吸塔塔顶蒸汽中的潜热与显热，促进解吸反应的进行，利用Aspen plus软件建立基于压缩式热泵技术的有机胺法捕集CO2流程模拟模型，主要探究了解吸塔塔底压力、进解吸塔富液温度、有机工质气化率以及工艺流程对CO2再生过程的影响。结果表明：有机工质R123制热系数较R141b和R245fa高，其性能系数（COP）高达2.35，而排气温度较R141b和R245fa更低。压缩式热泵采用R123为循环工艺介质，热泵回收的热量用于加热贫富液换热器后的热富液以降低吸收液再生能耗。综合考虑解吸系统的再生能耗、工质循环量和解吸效果，通过12级位置注入15%的富液比合适。热泵回收余热工艺的投资回收期为0.82 a，具有较高的经济价值。

• 用于高效稳定吸附CO2的胺基功能化MOF-808开发及机理

  沈遥, 鲁恒霞, 潘幸迪, 叶杰旭, 赵景开, 张士汉

  胺基功能化金属有机骨架具有孔隙率高、CO2吸附容量大、抗水性好的优点，被认为是适用于燃煤烟气CO2捕集的吸附材料，但其表面胺基分子在高温脱附过程易发生团聚，导致吸附速率和吸附容量下降。采用物理浸渍将四乙烯五胺分子（TEPA）封装入MOF-808的孔道内，开发了一种胺基分子高度分散的胺基功能化吸附材料TEPA@MOF-808。TEPA@MOF-808的吸附容量相比MOF-808提高了2.15倍，吸附速率常数、吸附选择性分别提高了13%和498%，10次吸脱附循环后吸附容量仅下降10.9%，说明基于TEPA的胺基功能化策略可显著提高CO2吸附性能和稳定性。热力学结果显示TEPA@MOF-808的等量吸附热仅为40 kJ/mol，小于普遍认为的化学吸附门槛，13C固体核磁和原位红外表征结果进一步揭示了其以物理吸附为主的吸附机理。

• 钢渣–粉煤灰固废复合碱激发胶凝材料矿化养护

  宋夏, 赵传文, 宋雨佳, 郭亚飞, 孔啸

  针对钢渣固废占用资源、污染环境的问题，将钢渣与CO2矿化封存技术相结合可实现工业固废和CO2的资源化利用。通过研究钢渣–粉煤灰复合碱激发胶凝材料在自然和矿化养护条件下，不同CaO和水玻璃掺量、水玻璃模数、矿化养护压力和时长对样品固碳率和抗压强度的影响，发现当添加质量分数15% CaO、4% 模数为2.2的水玻璃时，样品的固碳率和抗压强度分别可达7.86%和158 MPa，有最佳综合性能。其中，CaO掺量与样品的固碳率呈正比，当不添加CaO时，固碳率仅0.35%；当CaO掺量升至15%时，固碳率可达7.86%。可见，CaO对固碳率的提升起决定作用。随着矿化养护压力升高，固碳率由4.82%升至7.86%。当矿化养护时间由0.25 h增至1.5 h时，固碳率增幅124%。XRD结果表明，矿化养护28 d后，Ca(OH)2衍射峰消失，方解石含量显著上升，可见Ca(OH)2与CO2发生碳酸化反应，生成大量具有较良好稳定性的方解石，有效实现CO2封存。SEM测试结果表明，矿化养护后样品生成的大量方解石与C−S−H凝胶和粉煤灰玻璃体紧密地附着在一起，利于提高抗压强度。通过压汞测试测定CO2养护前后孔隙分布，相较自然养护，矿化养护后样品的孔隙大幅下降，矿化产物起好填充作用，使样品的强度得到明显提升。结合经济性分析发现矿化钢渣–粉煤灰碱激发胶凝材料有好的综合性能与经济效益。

• 华能集团燃煤电厂CCS规模化减排潜力

  刘胜男, 魏宁, 荆铁亚, 周娟, 赵文韬

  CO2捕集与封存技术（CCS）是化石能源与工业低碳转型与碳中和目标实现的托底技术，而CCS项目成本、减排潜力、风险等是其商业化发展的关键挑战。以华能集团燃煤电厂实际机组数据为基础，用基于企业特征与优化后的企业尺度CCS源汇匹配系统评估模型，定量评估了燃煤电厂CCS改造的技术经济性和减排潜力。模型综合了企业排放源筛选、CO2地质利用封存场地评估、全流程CCUS技术经济评估、源汇匹配等方法，考虑全流程CCUS技术组成与成本参数、煤电机组特性、CO2封存场地性能、管道布局规划等条件，可解决企业管理者、决策者和投资者等特别关注的燃煤机组CCUS改造问题。现有技术水平仅考虑CO2强化深部咸水技术（CO2−EWR）、250 km匹配距离和85%捕集率情景，华能集团燃煤电厂82%装机容量具有CCS改造条件，累计CO2减排量超过2.64 亿t/a，改造后CO2排放强度低于135 g/(kW·h)。煤电CCS改造平准化净减排成本均值384 元/t，平准化度电增加成本均值332 元/(MW·h)。华能煤电CCS低成本项目主要分布于鄂尔多斯、渤海湾、二连盆地、松辽盆地和苏北盆地，分别对典型区域煤电厂CCS改造开展详细技术经济评估，可为早期示范项目提供参考。燃煤电厂可优先部署低成本CO2−EWR示范项目，实现关键技术突破与示范，后续开展CCS集群建设。研究结果可为燃煤电厂通过CCS技术实现规模化减排与低碳转型发展提供借鉴。

• 玄武岩CO2矿化反应效率与封存潜力评价

  包琦, 赵文韬, 王春凯, 刘琦, 张敏, 荆铁亚, 叶航, 袁浩伟, 吴胜坤, 周娟

  玄武岩矿化封存技术是CO2地质封存领域的重要方法，是实现安全固碳最具潜力的技术之一，可作为大规模CO2减排的重要组成。采集了海南洋浦、海口及福建漳州地区的天然玄武岩样品，采用高温高压矿化反应实验，探究了不同温度和反应时间对玄武岩矿化反应效率的影响，并利用XRD、XRF、ICP、SEM-EDS和CT-scan等表征技术对矿化反应前后岩石及溶液样品进行分析。实验结果表明，玄武岩矿化反应效率随温度升高和反应时间延长而增大，反应过程遵循典型的溶解−沉淀机制。其中，海南地区样品的矿化效果更为显著，适合开展大规模矿化封存实践。此外，基于室内矿化实验数据，构建了更加合理的封存潜力评估公式，并以海南地区为例进行了封存潜力评估，结果显示海南地区玄武岩具有较大的碳封存潜力，该潜力评价方法具有较高可信度与适用性。本研究为玄武岩矿化封存项目的开展提供了重要理论依据，以期推进“双碳”目标下的CO2矿化封存技术的发展。

• 规模化CCUS−EOR项目技术经济性分析及启示

  王高峰, 廖广志, 胡占群, 马占荣, 郑达, 张龙, 范伟, 郭西锋

  社会各界对规模化全流程CCUS−EOR项目经济性及其他相关重要问题认识不足，不利于跨行业、跨地区、跨部门项目实施。中国CCUS/CCS项目累积注入二氧化碳量超过1000万t，积累了丰富项目运营经验；基于我国驱油类CCUS产业链技术现状和成熟度分析，认为在鄂尔多斯盆地有序开展规模化全流程CCUS项目技术可行，结合区域油藏地质特点，提出边学习经验、边工程建设、边运行项目、边认识规律、边调整方案的复杂油藏CCUS滚动建设模式；选择陕西榆林—安塞—定边地区煤化工碳源与代表性油藏，开展了基于管道输送的300万吨级CCUS项目方案设计和投资概算；用改进的全流程CCUS项目经济评价模型，分析基准收益率、财税金融政策、碳交易价格、产量不确定性等可控变量对项目经济性的影响，对比若干规模化CCUS项目的临界效益井口碳价，提出统一产业链各环节经济评价基准收益率有助于三跨型CCUS项目合作，实施绿色低息贷款可降低CCUS−EOR项目临界效益油价，采取“后CCUS项目交易、埋存量下限交易、埋存减量绿色补偿”可解决CCUS项目碳交易争议，严格CO2驱油试验选区可进一步改善项目经济性，以上核心产业政策建议有助于推进鄂尔多斯盆地CCUS技术规模化应用。

• 多重不确定性条件下长三角地区多行业CCUS源汇匹配模型研究与应用

  李吉喆, 樊静丽, 李凯, 王雅先, 王智, 张贤

  随着“双碳”目标的提出，长三角地区面临一定的减排压力。合理布局规划碳捕集利用与封存（CCUS）项目对保障长三角地区能源安全，平稳实现区域“双碳”目标具有重要意义。CCUS技术的发展面临诸多不确定性因素，对CCUS未来时空部署形成巨大挑战。然而，现有CCUS源汇匹配研究多采用混合整数线性规划等方法，未充分考虑排放源、技术和政策等因素变化对CCUS减排潜力、宏观布局及成本效益的影响，导致规划结果与实际情况相比可能存在一定的偏差，给CCUS大规模部署带来较大挑战。为解决复杂不确定条件下CCUS源汇匹配问题，通过模糊可能性、随机机会约束和区间线性规划等方法，构建基于区间模糊机会约束规划方法的CCUS源汇匹配模型，应用在中国长三角地区CCUS源汇匹配的实际问题中，探究风险管理和决策支持方案。研究发现：若考虑不确定性，长三角地区CCUS项目总成本将高于确定性模型的评估结果；在违约风险为40%的情况下，长三角CCUS项目源汇匹配总成本最低，平准化减排成本低于30美元/t的排放源占筛选出排放源总数的38.5%，累计厂级碳捕集潜力56.9亿t。因此，将多重不确定性纳入模型综合考虑，探究不确定性条件下的CCUS源汇匹配部署方案，在提高项目经济性、可行性等方面具有重要的实际意义。

• 碳中和目标下CCUS技术部署在公正转型中的协同效益

  吕昊东, 鲁玺, 张贤

  全球经济社会发展高度依赖化石能源，特别是在工业、交通和电力等关键领域，化石燃料仍然是主要能源来源。然而，相关能源基础设施将持续排放大量温室气体，加剧气候变化，对全球气候环境及经济社会造成严重影响。随着国际社会对气候变化问题的关注不断提升，各国面临的减排压力和减排需求与日俱增，如何在保证经济发展的同时实现二氧化碳减排，已成为全球共同面临的重大挑战。碳捕集利用与封存（CCUS）技术作为中国碳中和技术体系中不可或缺的重要组成部分，在提高生态环境综合治理能力、保障能源安全、促进绿色经济发展和提升社会公平公正方面有较好的协同效益。立足全球气候变化治理与推动碳中和目标下经济社会发展的战略决策，以CCUS技术发展为基础，系统性地探索CCUS技术部署与环境、经济、社会的协同效益。研究表明，合理部署CCUS技术可以在实现大规模减排的同时，促进经济增长和社会进步，实现多赢。CCUS技术的应用将显著降低碳排放强度，提高能源利用效率，推动相关产业升级和创新发展。同时，通过政策引导和利益分配机制优化，CCUS技术有望促进区域经济协调发展，提升社会公平性，为公正转型提供有力支撑。研究为中国CCUS部署实现多维度协同效益提供新思路，也为共同促进经济社会公正发展提供参考。

• 不同煤电退役路径下CCUS技术的综合效益评估

  侯荟芸, 杨琳

  碳捕集利用与封存（CCUS）技术对电力系统低碳转型至关重要，但CCUS在不同煤电退役速率下的综合效益尚不明晰。使用全球变化评估模型（GCAM）计及煤电退役速率设定3种共享社会经济路径–代表性浓度路径(SSPs-RCPs)耦合情景：SSP1-2.6（提前退煤情景）、SSP2-4.5（逐步退煤情景）、SSP5-6.0（缓慢退煤情景），基于技术学习曲线模型动态量化CCUS技术应用在电力系统低碳转型中的不同成效。结果显示：到2060年，3情景仍有5.0亿~6.5亿t的碳排放，因此需要提前部署空气捕集（DAC）负碳技术；SSP1-2.6经济代价最高，较SSP2-4.5和SSP5-6.0分别高13.54%和6.31%；总体来看，到2060年3情景CCUS将缓解21.79亿~38.24亿t水资源压力，减少6.85亿~9.25亿t的CO2，填补43.74万~191.33万因煤电退役而造成的就业缺口，但也将会增加6.39%~11.75%的能源消耗。

• 负碳排放技术研究现状及进展

  翁小涵, 韩涛, 冯玮, 徐冬

  负碳排放技术是一种符合净零目标且旨在减少大气中二氧化碳浓度的创新途径，是我国碳中和技术体系的重要组成部分。负碳排放方案是一个多元复杂的体系，其中，直接空气碳捕集与封存（DACCS）和生物质能耦合碳捕集与封存（BECCS）是两类与地质封存紧密结合以实现永久减排的关键技术手段。这两类技术都依赖成熟的地质封存技术，将捕集的CO₂安全封存于地下防止其再次回到大气中，确保永久性减排。本文对快速发展的DACCS和BECCS技术的最新研究进展与应用情况进行了详述。在DACCS方面，主要介绍了直接空气捕集（DAC）中的液体吸收和固体吸附两大类技术相关的关键材料及工艺技术研究现状，分析了现有DAC技术的应用情况和经济性,归纳了国内外主要在运行规划中的DAC示范项目，展望了未来DAC技术研究的重点方向以及DAC技术更大规模化应用的可行性。在BECCS方面，介绍了BECCS技术链条的主要构成以及基本工艺流程。着重分析了各BECCS技术路径的发展现状，包括与燃料产品紧密相关的生物质热化学转化和生物质生物转化技术，以及常用于发电的生物质燃烧技术等。探讨了在不同生物质能利用场景下部署BECCS技术的可行性，汇总了现有BECCS技术的应用情况以及国内外主要的BECCS示范项目，结合绿色甲醇的生产分析了技术的经济性。结合我国生物质资源的实际情况，展望了BECCS技术未来的发展方向。

• 直接空气捕集选址条件专家问卷调查

  肖姝璇, 王钰璇, 李向前, 项小娟, 李凯

  直接空气捕集技术（DAC）作为一种从空气中捕集CO2的新兴负排放技术，对实现全球气候目标越来越重要。然而，如何优化DAC选址以支撑其大规模部署亟待解决。基于现有文献资料，构建了一个广泛适用的DAC项目选址指标体系，其中，一级指标可归纳为CO2封存与运输、能源供应、环境特征、社会影响4方面，并覆盖21项二级指标。基于该指标体系，对从事相关领域的政府管理人员、科研人员和产业专家开展问卷调查，评估了各项指标影响DAC选址的重要性。结果表明，DAC选址是一个多因素决策过程，不同因素对不同技术类型的影响程度存在显著差异。针对高温吸收技术，一级指标的重要性依次为环境特征、能源供应、社会影响以及封存与运输；针对低温吸附技术，一级指标的重要性依次为环境特征、社会影响、能源供应以及封存与运输。特别地，温度对高温吸收技术选址至关重要，而土地利用和相对湿度对低温吸附技术尤为关键。此外，专家意见针对一些指标（如空气质量、核能供应）存在显著分歧，表明实际外界条件如何具体影响DAC性能研究尚不充分。未来应进一步加强多因素影响下DAC选址研究，对于实现负碳技术大规模推广具有重要意义。

• 直接空气捕碳（DAC）的成本评估预测及其影响因素

  周爱国, 余晓洁, 贺红旭, 夏菖佑, 孙雨萌, 刘牧心, 梁希

  直接空气捕碳技术能够从大气中直接捕获二氧化碳，是人类应对气候变化的重要手段。为了定量评估和预测中国DAC技术的成本，采用自上而下的工程经济分析方法构建了DAC成本分析及预测模型，并选取基于液体吸收工艺（L-DAC）和固体吸附工艺（S-DAC）的DAC技术，对不同规模情景、技术路径、能源类型下的DAC成本进行了研究。结果表明：未来的部署规模是影响DAC成本的关键因素。到2060年时，若中国DAC的CO2捕集规模仅为0.3亿t/a，则L-DAC和S-DAC的CO2去除成本将分别达到1037～1838元/t和869～922元/t；若部署规模达到3亿t/a，碳去除成本将分别降至729～1237元/t和543～580元/t；若部署规模达到6亿t/a，碳去除成本将进一步降至655～1102元/t和472～505元/t。能源相关的碳排放会降低DAC从空气中去除CO2的效率，造成DAC碳去除成本上升。其中，当使用核电、光伏、风电和水电等非化石能源供能时，DAC碳去除成本在捕集成本的基础上略微增加；当使用电网或外购热供能时，DAC碳去除成本的增加较为明显。到2060年，使用光伏供能比其他供能方式更具成本优势。基于上述研究成果，建议尽早实施DAC技术的规模化示范工程，稳步扩大DAC应用规模，通过规模效应、工程优化降低DAC成本；建议DAC工厂因地制宜选择非化石能源供能，以降低碳去除成本。

• 富氧燃烧气氛下酸性气体对磁性生物焦脱汞性能影响

  张军峰, 魏书洲, 孙道荣, 周煜明, 肖日宏, 熊卓, 张军营, 赵永椿

  磁性生物焦已被证明是一种高效脱除单质汞（Hg0）的吸附剂。然而，SO2、NO和HCl是富氧燃烧烟气中的酸性成分，其在磁性生物焦脱除Hg0中的作用尚未确定。研究通过模拟富氧燃烧气氛实验装置，深入探讨了不同反应温度下酸性气体浓度对Hg0吸附、氧化效率的影响，以及磁性生物焦的热再生循环性能。结果表明：120 ℃下，体积分数为0.4%的 SO2可促进磁性生物焦对Hg0的吸附，脱汞率达93.5%，但较高体积分数SO2（>0.4%）则产生抑制作用，且少量Hg0被氧化，部分缓解SO2对Hg0的吸附抑制；同时，NO在富氧燃烧气氛中也表现出类似的规律；气态HCl是一种重要的促进剂，在体积分数为0.02%的HCl存在下脱汞率接近100%，可抵消烟气组分带来的不利影响。然而较高温度下，SO2对磁性生物焦脱汞的作用规律与120 ℃时相似。350 ℃，体积分数为1.6%的 SO2对Hg0吸附抑制作用更强，吸附效率只有19.5%，低于Hg0氧化效率，主要生成更多的C=O等含氧官能团；NO在较高温度下也表现出较强的抑制作用，随着NO浓度增加脱汞率逐渐降低，最终降至50%左右。可见，高温、高浓度SO2及NO不利于磁性生物焦脱汞。此外，脱汞后失活的磁性生物焦具有优异的热再生稳定性，在450 ℃下热再生并循环4次后仍有80%左右的脱汞效率。