电厂烟气低浓度CO2的粉煤灰直接液相矿化技术

摘要

以粉煤灰为原料采用直接液相法矿化封存燃煤电厂烟气中CO2是一种适合我国国情的新型CO2捕集与利用一体化技术.本文考察了粉煤灰物相组成、温度、固液比、气速、压力等工艺条件对矿化反应的影响,采用X射线粉末衍射、热重分析等手段研究了温和条件下粉煤灰的矿化反应机制.研究表明,增大悬浮液固液比能够有效增加CO2捕集能力但是会降低钙的转化率;烟气流速超过一定值后,CO2溶解成为决速步,Ca转化率达到和;温度对矿化反应有重要影响,对工艺温度条件的研究是进一步提矿化反应效果的关键.当反应条件为温度60 °C、固液比100g/L、烟气流速350 mL/min时,北京粉煤灰对CO2的封存能力达到最大值(66kgCO2/t粉煤灰,?Ca=50.86％).基于该技术设计了5万t/aCO2直接液相矿化装置,估算了设备投资和运行成本.与国外采用天然矿石原料的CO2矿化技术相比,该技术反应条件更加温和,同时实现粉煤灰利用与温室气体减排,技术前景广阔,对我国未来实行碳中和目标具有价值.