上海交通大學(xué)的研究人員利用粉煤灰顆粒開發(fā)出了先進(jìn)的二氧化碳封存反應(yīng)器。最近的一項(xiàng)研究詳細(xì)介紹了這些反應(yīng)器，它們通過計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了優(yōu)化，以提高二氧化碳捕集和礦化的效率。研究引入了兩種創(chuàng)新的反應(yīng)器設(shè)計(jì)，每種設(shè)計(jì)都能改善界面相互作用和運(yùn)行效率。這一突破為減少工業(yè)碳排放和重新利用燃煤發(fā)電廠的粉煤灰提供了巨大潛力，為溫室氣體排放和廢物管理提供了可持續(xù)的解決方案。

可持續(xù)廢物管理和二氧化碳封存方面取得了重大進(jìn)展，研究人員開發(fā)出了利用粉煤灰顆粒使二氧化碳礦化的反應(yīng)器。這種創(chuàng)新方法有望在重新利用工業(yè)副產(chǎn)品的同時(shí)，為溫室氣體排放這一關(guān)鍵問題提供可持續(xù)的持久解決方案。

隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，二氧化碳排放量也隨之激增，而二氧化碳是全球變暖的主要驅(qū)動(dòng)因素。現(xiàn)有的碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)正努力解決效率和成本問題。粉煤灰作為煤炭燃燒的副產(chǎn)品，為二氧化碳礦化提供了一條前景廣闊的途徑，既能變廢為寶，又能減少排放。然而，現(xiàn)有的反應(yīng)器設(shè)計(jì)很難在氣體-顆粒相互作用和運(yùn)行效率之間實(shí)現(xiàn)理想的協(xié)同效應(yīng)。這些障礙凸顯了對(duì)創(chuàng)新反應(yīng)器配置和運(yùn)行微調(diào)進(jìn)行深入研究的必要性。

反應(yīng)堆創(chuàng)新研究

上海交通大學(xué)關(guān)于粉煤灰礦化反應(yīng)器的前沿研究成果于 2024 年 5 月 7 日發(fā)表在《儲(chǔ)能與節(jié)能》雜志上。該研究經(jīng)過縝密的計(jì)算優(yōu)化，揭示了一種開創(chuàng)性的反應(yīng)器設(shè)計(jì)，有望提高二氧化碳捕集和礦化的效率。

該研究引入了兩種反應(yīng)器設(shè)計(jì)，每種設(shè)計(jì)都經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，通過粉煤灰實(shí)現(xiàn)二氧化碳礦化，并利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行優(yōu)化。撞擊式入口設(shè)計(jì)因其能夠放大界面相互作用、延長顆粒停留時(shí)間并顯著提高礦化率而脫穎而出。

圖表摘要。圖片來源：Duoyong Zhang 等人

反之，四邊形旋轉(zhuǎn)式進(jìn)氣口可提供流線型氣流，實(shí)現(xiàn)全面混合并提高反應(yīng)效率。對(duì)操作參數(shù)--煙氣速度、載氣速度和顆粒速度的嚴(yán)格研究得出了最佳范圍，有望將反應(yīng)器的性能推向新的高度，確保高效的二氧化碳礦化和反應(yīng)后的相分離。

該研究的首席研究員王立偉博士說："我們的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著碳捕集與利用技術(shù)的重大飛躍。通過改進(jìn)反應(yīng)器設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，我們實(shí)現(xiàn)了二氧化碳礦化效率的大幅飛躍。這項(xiàng)工作不僅對(duì)可持續(xù)廢物管理大有裨益，而且還提出了一項(xiàng)減少工業(yè)碳排放的務(wù)實(shí)戰(zhàn)略，與全球氣候行動(dòng)倡議相一致。

這項(xiàng)研究對(duì)燃煤發(fā)電廠有著深遠(yuǎn)的影響，它為發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰提供了一種變革性的用途。通過將這種副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為二氧化碳礦化物，這項(xiàng)研究為減少碳排放和減輕粉煤灰處理對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)鋪平了道路。這項(xiàng)研究的應(yīng)用范圍非常廣泛，為廢物管理和二氧化碳封存提供了一個(gè)和諧的解決方案，很有可能重新定義 CCUS 技術(shù)方法。

編譯自/scitechdaily