吸附剂

从空气中直接捕集二氧化碳(Direct Air Capture，简称 DAC 技术)是一项新兴的负碳化技术，已有多个 DAC 技术项目在美国、加拿大、冰岛等国家实现规模化生产与运营。DAC 技术是遏制全球变暖趋势的一大利器，且能够最小化全生命周期减少碳足迹。但受制于目前捕集成本高(220 美金/吨~460 美金/吨)，规模化捕集受到影响。公司灵感源于世界首台直接碳捕集设备 Orca (Climeworks 公司研发，比尔盖茨投资，市值高达 70 亿美金)。黑鲸能源依托上海交大ITEWA 交叉学科团队的先进材料技术，采用聚胺浸渍高性能介孔吸附剂，研发了“基于蒸汽辅助变温变压吸附技术”的设备，可实现低能耗的空气中的二氧化碳捕集。黑鲸能源基于新吸附剂材料的突破和新工艺的研发，将成功突破捕集成本瓶颈，捕集成本能做到 120 美金吨~150 美金/吨。未来可通过扩大规模，例如采用余热回收再利用等工艺，来进一步降低能耗，从而降低 DAC 技术的捕集成本，力争实现每吨二氧化碳捕集成本 100 美金以内。

本项目属于输变电技术领域。 变压器是电网的关键枢纽设备，近年来不明原因的大型变压器绝缘电阻严重下降和介损增大问题频发，广东电网和湖南电网涉及的缺陷变压器均达上百台。该类缺陷运用常规电气和化学试验均无法找到原因，传统滤油和换油措施没有效果，给电网的安全可靠运行带来了极大的隐患。本项目从绝缘油分子结构与电气性能关系为切入点，系统研究了新特征物分析方法及表征、影响机理、处理技术，研发出处理成套设备并进行了广泛工程应用，解决了大型变压器绝缘电阻下降传统技术无法诊断及处理的技术难题。经中国电机工程学会鉴定成果整体处于国际领先水平。 项目研发新型吸附剂3种、处理装置1套；制定国家及行业标准7项；获授权专利24件（其中发明专利15件），实审国际专利1件；发表论文17篇(其中SCI 6篇、EI 5篇)。 项目成果已在南方电网和湖南、山东、华北等多个省级电网大规模应用，完成1605台主变的绝缘缺陷诊断和261台变压器的绝缘缺陷处理。项目成果保障了电网安全可靠运行，在建国70周年和澳门回归20周年保供电工作中发挥重要作用；有力推动了设备运维和国内外变压器油检测、诊断和处理技术的发展；避免了大规模换油带来的资源浪费和危废变压器油带来的环保问题，经济社会效益显著，推广前景广阔。

项目主要开展SF6回收、回充及净化处理关键技术研究，解决该领域中SF6循环再利用技术上重大难题；进行试点应用，开展SF6气体循环再利用管理模式的探索，解决该领域中的管理问题。 项目针对SF6回收、回充及净化处理关键技术开展深入研究：1）对深冷液化灌装、无油回收、负压回收等技术进行研究，解决了SF6回收时液化灌装困难、易受污染的问题，提高回收率，减少了残余气体污染；2）对SF6蒸发汽化技术进行研究，解决了回充时蒸发汽化速度慢的问题；3）研究分流回收、汇流回充、压缩联动、内置式换热、循环式蒸发等技术，极大提高了SF6回收回充速度，满足了GIS、HGIS等设备中大量SF6的回收回充速度要求；4）研究故障SF6预处理、吸附处理、低温精馏分离、深冷固化分离等技术，对吸附剂进行了选型和性能试验研究，确定了净化分离的技术参数，使处理后的SF6气体满足GB/T 12022新气质量标准要求，对尾气多级循环再处理技术进行了深入研究，提高了SF6气体的回收处理率。

目的 燃煤电厂湿法烟气脱硫技术产生了大量含有重金属的废水，为脱除废水中的重金属，提出了氧化钙和偏铝酸钠沉淀耦合活性炭吸附法。 方法 在实验室研究沉淀法投料比、温度和pH值对吸附特性的影响，并对吸附剂种类和吸附层高参数进行优化。基于此，在三河电厂300 MW燃煤机组进行工程实验，在现场设备基础上加沉淀剂给料机与吸附装置并考察吸附效果。 结果 在最佳投料速度为160 kg/h、流速为1 m3/h、吸附高度为10 cm时，重金属脱除效率整体有明显提升。对比电厂原出口重金属含量，加装混合沉淀吸附装置后，铅、铬、铜、镍脱除效率分别提高了33.24%、81.93%、35.22%、57.52%。 结论 氧化钙和偏铝酸钠沉淀耦合活性炭吸附法能够有效地促进脱硫废水中重金属的脱除，为燃煤电厂废水的深度脱除提供了数据指导。

本项目首次得出SO、HS、CO、CF、CO、C3F8等气体分解产物的被吸附速率。根本上解决了吸附剂对分解产物吸附能力未知的问题。首次提出了CO、CF、C.Fa可作为设备运行状态评估和带电检测的特征气体。根本上解决了因吸附剂存在而使设备运行状况无法判断的问题。首次提出了气体分解产物最佳检测时间。根本上解决了故障后分解产物检测不到的难题。环境温度、设备充气压力、吸附剂种类、用量等因素对分解产物吸附具有不同程度影响。基本解决了各影响因素对吸附速率影响程度未知的问题本项目已经获得授权发明专利1项、实用新型专利3项、外观专利1项。本项目发表文章3篇，其中EI收录2篇。本项目参与制定国网企业标准1项，已通过评审。 本项目研究成果已经在国家电网公司得到了推广应用。中国电科院、黑龙江电科院、陕西电科院、江苏电科院、重庆电科院等科研单位已将吸附剂作为电弧试验、局放试验、发热试验的重要试验条件，并按有无吸附剂存在的条件分别试验，以更好地开展SF6气体分解产物与设备故障关系的研究。本项目研究成果已成为设备运行状况评估和状态检修的重要技术支撑。如故障设备分解产物检测的最佳检测时间和最退检测时间、电气设备运行状态评估和带电检测的特征气体等在安徽省电力公司设备状态检修中得到了应用。如宿州220kV姬村变2702开关B相故障，铜陵220kV朱村变2874开关A相故障，合肥500kV肥西变5043开关B相故障等。

本专利属于电力设备故障诊断领域的核心技术专利，主要针对高压和超特高压六氟化硫(SF6)电气设备。 SF6电气设备故障多发，对电网的安全运行构成严重威胁，损失严重。因此，实现SF6电气设备内部故障准确诊断对保障大电网安全至关重要。 SF6电气设备内部故障诊断极其困难。在故障演化过程中，SF6绝缘气体会生成一系列分解产物，蕴含丰富的设备状态信息。但是：1)SF6分解产物种类繁多，分解产物与设备故障之间的映射关系非常复杂，已有的诊断技术仅简单判断故障是否发生，无法准确诊断故障类型及其严重程度；2)部分关键的SF6特征分解产物如HF和SO2等性质非常活泼，极易与设备内部的吸附剂等发生吸附，已有的诊断技术普遍基于无吸附条件下分解产物的表观演化规律，无法消除吸附反应对状态诊断的不利影响。因此，发展SF6电气设备内部故障诊断技术的重要性凸显，也是国内外热点和难点问题。

本项目属于工程热物理与能源利用学、大气污染防治、大气污染控制工程等领域。在国家和省部级科研项目的持续支持下，华能集团、华中科技大学、安徽紫朔环境工程技术有限公司、山东永耀琦泉环保科技有限公司等单位经过近十年的研发，系统研究了SO2、SO3、烟尘、NOx、Hg等污染物的高效脱除规律及一体化脱除规律，掌握了对各种工业过程具有普遍适用性的多污染物一体化干法脱除技术，主要科技内容如下：（一）搭建了计算机仿真模型、机理性试验台架与中间试验台架，计算机仿真和试验相结合，研究了大浓度范围内的污染物（SO2、SO3、烟尘、NOx、Hg等）脱除机理，掌握了污染物脱除效率的最大化规律和多污染物脱除的相互影响机制，筛选获得了高效、价廉的吸附剂/添加剂/催化剂，阐明了陶瓷催化过滤管的反吹再生机制。（二）借助催化剂理论计算、表征测试、性能评价等，分析了各组分赋存形态与催化剂性能之间的关系，掌握了催化剂抗中毒机理，成功开发了高效的低温脱硝催化剂配方；掌握了催化剂均布负载技术，摸清了烟尘捕集效率高、脱硝活性强的陶瓷催化过滤管的制备方法，在国内首次实现高效陶瓷催化过滤管的量产，通过精准调控脱硝催化剂的配方，可定制生产满足不同行业需求的陶瓷催化过滤管。（三）研发并建成了国内首台全尺寸陶瓷催化过滤管脱除多污染物的测试平台，为工程建设前评估陶瓷催化过滤管的性能提供了有效手段；开展了不同行业的一体化脱除工程的设计与放大研究，在国内首次将自主研发的陶瓷催化过滤管一体化脱除技术应用到生物质电厂、焦化行业，改造后硫、尘、硝均达到超低排放水平。项目取得授权发明专利18项、实用新型专利11项、软件著作权1项；出版专著1部，发表中文核心期刊论文20篇，SCI论文20篇。 本技术在60余家单位成功工程应用，稳定地实现了硫、尘、硝的超低排放，而且没有脱硫废水、烟囱防腐、白色烟羽等相关问题，具有较好的推广应用前景。该技术被列入了《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录》（2017年版、2020年版），分别由中国电机工程学会和中国炼焦行业协会组织的成果鉴定认为该技术可广泛应用于生物质电厂、焦化、钢铁、水泥、燃煤电厂等行业的烟气治理，具有较好的应用和推广价值。

本成果成功研制了六氟化硫气体回收再生处理装置、六氟化硫吸附剂智能处理装置以及六氟化硫设备检修辅助工具，并通过建立优势互补、互惠互利的良好合作关系，实现了成果的快速转化和应用。该研究成果已在多个省市的电力系统和电气设备制造企业应用，促进了电力企业技术的跨越式发展。 随着运行年限的增长，SF6气体绝缘设备逐渐步入老化期，设备检修概率随之增加。应用本技术可以解决SF6气体及固体废弃物的污染问题，减少温室效应，实现电网六氟化硫设备检修质电提升，保障电网安全可靠运行，助推“资源节约型、环境友好型社会”发展。 综上所述，本项目研究成果可在全国电力系统及相关行业广泛推广。

目前，燃煤电站的静电除尘器和 WFGD 等常规污染物控制设备对烟气中 SO3 脱除效率较低。主要的烟气 SO3 控制技术包括掺烧低硫煤、开发低 SO2/SO3 转化率的 SCR 脱硝催化剂、向燃煤中添加石灰石和采用湿式电除尘器进行物理脱除，上述设备和方法的 SO3 脱除效果也很难满足要求。目前公开了一种三氧化硫尾气吸收装置，包括吸收塔、三氧化硫反应塔等，该装置功能与 WESP 类似，无法解决 SO3 造成的空气预热器堵塞问题。另外一种利用天然碱浆液的 SO3脱除装置，该装置通过向烟道中注射天然碱浆液来脱除 SO3。浆液的物化特性和干粉理化特性不同，装置系统差别大，同时，浆液注射装置实现形式较复杂，可靠性较差。 本发明的干粉吸附剂烟道注射脱除 SO3 设备，可根据烟气中 SO2 浓度，使碱性吸附剂料粉的喷入量与烟气中 SO3 的量相匹配。从而保证了 SO3 脱除效果、节省碱性吸附剂料粉。本发明的干粉吸附剂烟道注射脱除 SO3 设备，所述储罐顶部装有微正压装置，用于保持储罐内 0.4kPa-0.8kPa 的微正压，实现粉料防潮和下料顺畅的功能。所述的气动给料机不仅给料速度快，且工作性能稳定可靠。另外，所述粉料储罐和称重罐顶部均设置有过滤器，用于过滤从所述罐中排出的含粉尘气体，减少污染环境和对操作人员的粉尘伤害。本发明的 SO3 脱除设备，可通过调节旋转阀改变料粉注射量，使碱性吸附剂注射量与烟气中 SO3 的量相匹配。从而保证了脱除效率、由此节省了碱性吸附剂。因此，本发明的干粉吸附剂烟道注射脱除 SO3 设备具有脱除 SO3效率高，脱除 SO3 彻底，性能稳定可靠，以延缓 SO3 造成的空气预热器堵塞，减少 SO3 引起的下游设备腐蚀，有效降低烟气中的 SO3 含量，减小对生态环境的破坏，并可有效节省碱性吸附剂的特点。

​6月29日，辽宁省科技厅发布《辽宁省科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2023—2030年）》。方案提出，聚焦碳捕集利用与封存 （CCUS）技术的全生命周期能效提升和成本降低，重点突破低成本低能耗二氧化碳捕集的吸收剂/吸附剂、二氧化碳高效催化转化，以及二氧化碳化学利用、驱油、地质封存等核心关键技术，开展CCUS与工业过程的全流程深度耦合技术研发。