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第1章 温室效应和CO2排放控制状况1

1.1 温室效应及其对环境的影响1

1.1.1 温室效应与温室气体1

1.1.2 温室效应的影响2

1.2 CO2排放状况4

1.2.1 全球CO2排放4

1.2.2 电力、工业和交通运输行业的CO2排放情况4

1.2.3 各国CO2排放情况5

1.2.4 温室效应和CO2排放6

1.2.5 减缓CO2排放与国际合作6

1.3 CO2排放控制技术8

1.3.1 可再生能源技术9

1.3.2 先进发电技术11

1.3.3 节能技术14

1.4 CO2捕集与封存技术15

1.4.1 CO2捕集技术16

1.4.2 CO2封存技术23

1.4.3 CCS技术发展现状27

1.5 国际合作和清洁发展机制28

1.5.1 清洁发展机制的基本概念28

1.5.2 我国CDM项目概况29

参考文献31

第2章 CO2吸收分离技术32

2.1 CO2吸收分离原理32

2.1.1 引言32

2.1.2 CO2物理吸收分离原理32

2.1.3 CO2化学吸收分离原理35

2.2 CO2化学吸收分离关键技术39

2.2.1 典型CO2化学吸收分离工艺系统39

2.2.2 CO2化学吸收分离的关键技术40

2.2.3 典型化学吸收技术44

2.3 CO2化学吸收分离工艺设计47

2.3.1 收集基础资料，明确设计目标47

2.3.2 吸收剂种类和浓度比选48

2.3.3 物料平衡计算50

2.3.4 填料吸收塔和解吸塔设计53

2.4 CO2化学吸收工业应用58

2.4.1 国外应用状况59

2.4.2 国内应用状况62

2.5 CO2物理吸收分离技术65

参考文献68

第3章 CO2吸附分离技术69

3.1 吸附分离原理69

3.1.1 吸附技术背景69

3.1.2 吸附机理69

3.2 吸附分离CO2技术72

3.2.1 吸附分离基本原理72

3.2.2 变温吸附法73

3.2.3 变压吸附法73

3.2.4 CO2吸附剂74

3.3 吸附工艺82

3.3.1 固定床82

3.3.2 流化床82

3.3.3 移动床83

3.4 CO2吸附工业应用83

3.4.1 变压吸附（PSA）83

3.4.2 低压变压吸附（VPSA）84

参考文献85

第4章 CO2膜分离和膜吸收技术87

4.1 CO2膜分离原理87

4.1.1 膜及膜分离的概念87

4.1.2 气体膜分离原理88

4.2 CO2膜分离材料93

4.2.1 气体分离膜材料93

4.2.2 气体分离膜材料的评价95

4.3 CO2膜分离工艺设计98

4.3.1 膜分离器98

4.3.2 系统及工艺流程99

4.3.3 促进传递膜102

4.4 CO2膜分离工业应用104

4.4.1 天然气脱酸性气体104

4.4.2 生物气（沼气）脱除CO2105

4.4.3 油田气脱除CO2105

4.5 CO2膜吸收技术和工艺设计106

4.5.1 中空纤维膜接触器107

4.5.2 CO2在中空膜接触器中的传质107

4.5.3 CO2膜吸收法的工艺设计110

参考文献115

第5章 富氧燃烧技术117

5.1 富氧燃烧技术的基本原理与类型117

5.1.1 富氧燃烧的技术背景117

5.1.2 富氧燃烧技术的基本原理与特点118

5.1.3 富氧燃烧技术的主要类型119

5.1.4 富氧燃烧技术的经济性分析120

5.2 空气分离制氧技术121

5.2.1 制氧技术概述121

5.2.2 深度冷冻技术121

5.2.3 变压吸附（PSA）技术123

5.2.4 膜法富氧技术123

5.2.5 离子输运膜技术（ITM）124

5.3 煤粉锅炉富氧燃烧技术124

5.3.1 系统简述124

5.3.2 煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧与污染物排放特性125

5.3.3 富氧煤粉燃烧器的设计特点126

5.3.4 富氧燃烧锅炉的设计与传热特点127

5.3.5 烟气再循环系统128

5.3.6 煤粉制备与锅炉辅机131

5.3.7 氧气与烟气的混合132

5.4 循环流化床锅炉富氧燃烧技术133

5.4.1 循环流化床空气燃煤锅炉的炉膛设计特点133

5.4.2 循环流化床富氧燃煤锅炉的炉膛设计特点134

5.4.3 循环流化床富氧燃煤锅炉的主要特点134

5.5 增压富氧燃煤流化床锅炉整体化发电技术135

5.5.1 常压富氧燃烧与捕集CO2系统的分析135

5.5.2 增压富氧燃烧与捕集CO2整体发电系统135

5.6 氧气与空气混合富氧燃烧技术137

5.6.1 技术背景137

5.6.2 烟气中CO2的分离与捕集137

5.6.3 主要优点138

5.7 蒸汽调温的富氧燃烧技术138

5.7.1 基本原理与系统138

5.7.2 主要技术特点139

参考文献140

第6章 化学链燃烧技术141

6.1 化学链燃烧原理141

6.2 化学链燃烧关键问题142

6.2.1 氧载体的制备及其反应性142

6.2.2 化学链燃烧反应器的设计和运行146

6.2.3 化学链燃烧系统集成优化及系统分析148

6.3 其他化学链循环系统的研究152

6.3.1 化学链重整152

6.3.2 太阳能—金属氧化物碳热还原155

6.3.3 太阳能驱动的水分解研究155

参考文献155

第7章 燃烧前控制CO2排放的动力系统161

7.1 CO2分离过程理论基础161

7.1.1 理论基础161

7.1.2 不同CO2分离方式的能量利用对比163

7.2 IGCC系统CO2分离166

7.2.1 IGCC系统166

7.2.2 IGCC系统中CO2分离技术166

7.3 控制CO2排放的多联产系统168

7.3.1 控制CO2分离的煤基甲醇多联产系统168

7.3.2 零能耗分离CO2的双燃料制氢多功能系统177

7.4 控制CO2分离的IGCC能源动力系统183

7.4.1 内外燃煤一体化联合循环发电系统183

7.4.2 控制CO2排放的双循环IGCC系统188

参考文献191

第8章 CO2输送技术194

8.1 CO2的输送方式194

8.1.1 罐车运输194

8.1.2 船舶运输195

8.1.3 管道运输196

8.2 CO2管道输送原理及其他相关问题196

8.2.1 CO2管道输送原理196

8.2.2 CO2管道输送关键技术198

8.2.3 其他相关问题198

8.3 CO2管道输送系统设计200

8.3.1 管道设计200

8.3.2 CO2管道输送系统的压缩方案201

8.4 CO2输送系统工业应用203

参考文献207

第9章 CO2采油208

9.1 CO2采油的基本原理208

9.1.1 CO2混相驱与非混相驱208

9.1.2 CO2采油机理210

9.1.3 CO2采油的影响因素212

9.2 沥青质沉积对原油／水界面张力的影响219

9.2.1 原油／水界面张力的测定219

9.2.2 沥青质沉积对原油／水界面张力的影响219

9.3 CO2／水／岩石的相互作用221

9.3.1 CO2与水、岩石作用对地层渗透率的影响221

9.3.2 CO2与水、岩石作用对结垢的影响223

9.4 CO2采油技术及发展趋势224

9.4.1 CO2采油技术224

9.4.2 CO2采油在国外的发展224

9.4.3 CO2采油在国内的发展230

9.4.4 CO2采油发展趋势230

参考文献231

第10章 CO2置换法开发天然气水合物233

10.1 甲烷和CO2水合物的性质234

10.2 CO2置换法开发天然气水合物中甲烷的热力学236

10.2.1 置换反应的相平衡实验236

10.2.2 水合物相平衡计算模型242

10.2.3 CO2-CH4体系生成水合物的V-H相平衡计算247

10.2.4 CO2水合物和CH4水合物的分解／生成热247

10.3 置换反应的化学平衡248

10.4 置换反应的动力学248

10.4.1 置换反应的动力学实验248

10.4.2 置换反应过程的机理251

10.4.3 置换反应过程的强化方法研究251

10.4.4 置换反应的动力学模型和计算253

参考文献256

第11章 CO2封存及固定利用261

11.1 CO2油气藏封存261

11.1.1 CO2在枯竭油气藏的封存261

11.1.2 CO2在原油开采中的封存263

11.1.3 油气藏封存CO2的影响因素263

11.2 咸水层封存265

11.2.1 概述265

11.2.2 CO2深部咸水层封存机制266

11.2.3 数值模拟方法在CO2封存中的应用269

11.2.4 CO2封存和监测272

11.2.5 咸水层封存CO2实例274

11.3 CO2化学固定276

11.3.1 CO2的工业利用276

11.3.2 矿物碳酸化固定279

11.4 CO2生物固定284

11.4.1 森林固定285

11.4.2 微生物固定287

参考文献291