《富氧燃煤煙氣共存組分對深部煤層封存CO2的作用機理》是依託昆明理工大學，由張登峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：富氧燃煤煙氣共存組分對深部煤層封存CO2的作用機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張登峰
- 依託單位：昆明理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
富氧燃燒能夠有效捕集燃煤電廠排放的CO2，同時，強化煤層氣（CH4）採收率的深部煤層封存CO2技術能夠將捕集的CO2進行永久存儲。因此，若將富氧燃煤煙氣直接注入深部煤層，那么該技術將具有協同減少煙氣中的溫室氣體（CO2）和主要污染物（NOx和SO2）排放並獲得CH4 副產物的潛力。為此，本項目以富氧燃煤煙氣煤層封存為研究對象，重點研究富氧燃煤煙氣共存組分（NOx和SO2）對深部煤層封存CO2的作用和機理。具體內容包括：（1）NOx和SO2在煤體內部的吸附/解吸規律及機理；（2）富氧燃煤煙氣組分在煤體上的吸附性能和機理；（3）飽和CH4煤樣的富氧燃煤煙氣驅替過程。通過本項目的實施，揭示富氧燃煤煙氣共存組分對深部煤層封存CO2的作用機理，最終為煤層封存CO2並聯合處理富氧燃煤煙氣新技術提供理論和實驗依據。
結題摘要
強化煤層氣（CH4）採收率的深部煤層封存富氧燃煤煙氣技術具有協同減少煙氣中的溫室氣體（CO2）和主要污染物（NOx和SO2）排放，並獲得CH4副產物的潛力。為此，本項目以煤層封存富氧燃煤煙氣為研究對象，結合項目計畫書的規定，重點完成以下三個研究任務：（1）NO和SO2在煤體內部的吸附/解吸規律及機理。結果顯示：不同煤階煤（Ro max：0.77%-2.62%）對NO均以化學吸附為主，且隨著平衡壓力的降低，NO只發生微弱的解吸，最大解吸率僅為15.11%。NO與煤體之間的強化學吸附作用有利於煤層對NO的穩定地質儲存。Sips模型能夠很好地描述煤體對NO的吸附靜力學行為。對於NO吸附動力學行為，Elovich具有極高的預測精度，且微孔擴散是NO在煤體內部擴散/吸附過程的速率控制步驟。不同煤階煤對SO2仍以化學吸附為主，同樣有助於SO2在煤層中的穩定儲存。Freundlich模型和擬二階動力學模型能夠分別描述煤體對SO2的吸附靜力學和動力學行為。水分對於煤體吸附SO2具有重要影響，且該影響與煤階有關。（2）富氧燃煤煙氣組分在煤體上的吸附性能和機理。研究表明：NO與不同煤階煤體作用後主要以胺基/醯胺基氮、季氮和氧化態氮三種形式存在。煤體自身含有的吡咯/吡啶酮氮極有可能與NO分子發生作用。SO2與不同煤階煤的化學吸附作用主要表現為硫酸鹽礦物和碸類物質的生成。NO和SO2與煤體發生化學吸附的同時會降低煤體微孔/介孔/大孔的孔面積和孔容積，以及降低煤體孔表面的Neimark分形維數。NO和CO2在煤體上的吸附是競爭關係，然而SO2和CO2在煤體上的吸附是促進關係。（3）飽和CH4煤樣的富氧燃煤煙氣驅替過程。結果表明：相比CO2-ECBM技術，採用NO/CO2或SO2/CO2混合煙氣驅替的方法能夠更為明顯地強化煤層氣CH4的採收率。 通過本項目的實施，揭示了富氧燃煤煙氣共存組分對深部煤層封存CO2的作用機理，最終為煤層封存CO2並聯合處理富氧燃煤煙氣的新技術提供了理論和實驗依據。相關研究成果在煤層氣開採、富氧燃煤煙氣污染物（NO和SO2）削減和溫室氣體（CO2）減排領域具有較好的套用前景。
