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2.9 CaO基CO2热态吸附分离的双流化床反应器 34
2.9.1 CaO吸附CO2机理 34
2.9.2 CaO基主反应器的设计--临界流化风速计算 34
2.9.3 CaO基主反应器的设计--吸收反应器和焙烧反应器截面设计 36
2.9.4 CaO基反应器旋风分离器设计 37
2.9.5 CaO基反应器给料系统选择及设计 38
2.9.6 CaO基反应器气体反窜率计算 39
2.10 硅酸锂基CO2热态吸附分离的双流化床反应器 41
2.10.1 硅酸锂吸附CO2机理 41
2.10.2 硅酸锂基主反应器的设计--临界流化风速计算 42
2.10.3 硅酸锂基主反应器的设计--吸收反应器和焙烧反应器截面设计 43
2.10.4 硅酸锂基反应器旋风分离器设计 44
2.10.5 硅酸锂基反应器给料系统选择及设计 45
2.10.6 硅酸锂基反应器气体反窜率计算 47
2.11 小结 49
结 论 50
致 谢 52
参 考 文 献 53
1 绪论
1.1 前言
全人类在21世纪即将面临的最大环境问题是地球变暖与大气“温室效应”[1]。目前，在能源系统中人类产生大量CO2气体并直接排放到大气环境中是导致该现象的主要原因[1]。同其他环境问题相比，CO2气体的排放影响空间大且作用时间长，是非常难以解决的问题[1]。大气中的CO2气体已由工业革命前的2.80×10-4(体积分数，下同)上升到目前的3.56×10-4[1]。如果不迅速采取有效措施控制CO2气体的排放，预计到2020年，大气中CO2气体含量将上升到5.50×10-4[1]。目前，全世界CO2气体的排放量大约为200亿t/年，其中火电厂化石燃料燃烧产生CO2气体排放量约占1/3，而且这种排放量的持续增加，必将会给生态环境的保护、能源的可持续发展及人类的生存带来了严重的冲击[1]。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)己确定将针对燃煤电厂的CO2气体捕集与封存技术(CCS)作为2050年温室气体减排最重要的技术方向[2]。如果要实现到2050年全球平均温度升高与2000年相比控制在2.0-2.4℃这一宏伟目标 ,全球CO2气体的排放大约至少需要减少50-80%[2]。因此，中国必须大力倡导CO2气体减排事业，以期达到李克强总理提出的到2020年单位GDP的CO2气体排放量下降40-50%的目标。一方面，如何减少CO2气体排放量，实现从燃煤锅炉的烟气中分离回收CO2气体是摆在广大保护环境领域专家学者面前的重要课题；另一方面，CO2气体作为地球上最丰富的碳资源，如果实现捕集和提纯便可以转化为巨大的可再生资源用于工业生产领域[2]。因此，全人类为了解决温室气体排放这一共同面临的重大问题，联合国政府间气候变化专门委员会于1992年6月正式确定了人类应对气候变化的基本原则和稳定、降低温室气体浓度的长期目标[3]。1997年12月，149个国家和地区的代表聚集在日本东京召开了《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议。谈判过程紧张而艰苦，历时数天最后会议通过了举世瞩目的《京都议定书》[3]。《京都议定书》明确规定，以1990年为基准年，第一期承诺时间确定为2008～2012年，主要发达国家排放的C02、CH4、N20、NFCs、PFCs、SF6等优尔种主要温室气体的平均排放量必须相比基准年减少5.2％[3]。为了明确各国责任、深化推进《京都议定书》，各国代表于2005年11月在加拿大第二大城市蒙特利尔举行会议，正式从法律角度确保《京都议定书》开始实际运行，开启了著名的“后京都时代的谈判”[3]。2007年12月各国代表又齐聚印度尼西亚的巴厘岛举行会议制定了“巴厘路线图”，规定在2009年之前各国必须达成新的减排协议，强调各国尤其是发达国家应该主动承担责任、坚持履行公约和议定书所规定的义务等[3]。