WO2023226473A1 - 一种煤矸石发电与co2矿化协同利用系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及其工作方法，该系统包括煤仓、备煤单元、锅炉单元、发电单元、脱硝单元、除尘单元、脱硫单元、矿化单元、粉煤灰干燥单元、冷却塔、烟囱、污水处理单元。在现有煤矸石掺烧燃煤发电系统的基础上改进了备煤单元与污水处理单元、增加了矿化单元与粉煤灰干燥单元，矿化单元的矿化过程可以将烟气中部分CO2固定下来，实现CO2的减排，同时可以将粉煤灰中的CaO与MgO转化为CaCO3与MgCO3，拓宽固废粉煤灰的应用领域，提高粉煤灰利用率。本申请能够实现煤矸石固体废弃物的利用和CO2排放量的降低；同时能够减少粉煤灰中CaO和MgO的含量，提高粉煤灰在建材制造领域的应用。
Description
交叉引用
本申请要求在2022年05月23日提交中国国家知识产权局、申请号为202210568371.4、发明名称为“一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请属于固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法。
在煤炭的开采、洗选过程中会产生大量煤矸石，每年由此产生数亿吨煤矸石，但煤矸石的利用率不足30％，造成了严重的资源浪费，同时大量煤矸石只能通过堆放、填埋等方式处置，一方面占用了大量土地资源，另一方面也造成了一定的环境污染。因此提高煤矸石利用率，消除其造成的负面影响具有重要的经济效益与环境效益。
随着全球经济的不断发展，源于人类活动的CO2排放量逐年上升，截至2020年，全球大气CO2平均浓度已达412ppm，由CO2等温室气体引起的全球气候变化给人类的持续发展带来了重大挑战。为应对全球气候变化带来的影响，各国签署了《京都议定书》和《巴黎协定》等多个应对全球气候变化的协议，旨在逐步减少温室气体排放，将本世纪全球平均气温升高控制在2℃以内。
火力发电仍是当前主要的发电方式，因绝大部分煤矸石中含有10％～40％的碳元素，其余绝大部分为灰分，因此可将其作为燃料与动力煤掺烧进行发电，这也是煤矸石目前主要的利用方式之一。但由于煤矸石中含有大量灰分，部分出产的煤矸石CaO、MgO等物质含量超过10％，属于钙镁型煤矸石，掺烧后会产生大量粉煤灰同样难以处置；同时燃煤发电也是最主要的CO2排放源之一，
不符合碳减排的期望。
发明内容
为了解决上述问题，本申请的目的在于提供一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法，能够提高煤矸石的利用率，实现煤矸石掺烧发电烟气CO2的矿化，从而降低CO2的排放；同时CO2矿化产物可用于建材的生产，解决了煤矸石燃烧产物的处置问题，还具有较好的经济效益。
本申请是通过以下技术方案来实现：
本申请公开了一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，包括煤仓1、备煤单元2、锅炉单元3、炉渣收集单元4、发电单元5、脱硝单元6、除尘单元7、脱硫单元8、矿化单元9、粉煤灰干燥单元10、冷却塔11、烟囱12和污水处理单元13；
煤仓1的出口与备煤单元2的入口连接，备煤单元2的出口与锅炉单元3的原料入口连接，锅炉单元3的炉渣出口与炉渣收集单元4连接，锅炉单元3的蒸汽出口与发电单元5连接，锅炉单元3的烟气出口与脱硝单元6的入口连接，脱硝单元6的出口与除尘单元7的入口连接，除尘单元7的烟气出口与脱硫单元8的入口连接，除尘单元7的粉煤灰出口与矿化单元9的粉煤灰入口连接，脱硫单元8的出口与矿化单元9的烟气入口连接，矿化单元9的烟气出口与冷却塔11的入口连接，矿化单元9的粉煤灰出口与粉煤灰干燥单元10的入口连接，矿化单元9的污水出口与污水处理单元13的入口连接，冷却塔11的烟气出口与烟囱12的入口连接，冷却塔11的冷凝水出口与矿化单元9的补水入口连接，冷却塔11的污水出口与污水处理单元13的入口连接，污水处理单元13的出口与冷凝塔11的净水入口连接。
可选地，矿化单元9的污水出口与污水处理单元13的入口之间的连接管路上设有控制阀。
可选地，冷却塔11的净水出口与矿化单元9的净水入口之间的连接管路上
设有控制阀。
可选地，冷却塔11的污水出口与污水处理单元13的污水入口之间的连接管路上设有控制阀。
本申请公开的上述煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统的工作方法，包括：
煤仓中的煤炭与煤矸石进入备煤单元，备煤单元根据煤矸石含碳量调节动力煤与掺烧煤矸石加入的比例制备煤粉进入锅炉单元，锅炉单元利用制备的煤粉燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽送入发电单元发电，锅炉单元燃烧煤粉产生的炉渣由底部排出进入炉渣收集单元；锅炉单元燃烧煤粉产生的烟气经烟道依次通入脱硝单元、除尘单元和脱硫单元进行NOx、粉煤灰和SOx的脱除净化，净化后的烟气通入矿化单元进行CO2矿化；除尘收集单元收集的粉煤灰送入矿化单元进行CO2矿化，在矿化单元(9)中采用CO2液相矿化技术，将粉煤灰分散于水中，粉煤灰中CaO与MgO与水反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，Ca(OH)2和Mg(OH)2与通入水中的烟气含有的CO2发生反应，生成CaCO3与MgCO3沉淀，实现部分CO2的脱除，该沉淀与粉煤灰共同组成矿化粉煤灰；经矿化吸收部分CO2的烟气通入冷却塔冷凝回收烟气中的部分水蒸气，冷却后的烟气通入烟囱排向大气，矿化单元的液相中的微量金属元素浓度随着粉煤灰的不断加入而逐渐升高，需定时排出部分液相至污水处理单元并从冷却塔加入等量净水保持液相成分稳定。
可选地，备煤单元根据煤矸石的含碳量，调节动力煤与掺烧煤矸石加入的比例，制备热值为2500～4500kcal/kg煤粉。
可选地，矿化单元采用液相矿化技术，通过温控系统控制工作温度60～80℃。
可选地，进入矿化单元的粉煤灰的停留时间为5～30min。
可选地，矿化单元的液相中Na+浓度大于0.1mol/L时，排出10％的矿化液相并补充等量净水。
可选地，粉煤灰干燥单元排出的干燥粉煤灰用于制造建材。
与现有技术相比，本申请具有以下有益的技术效果：
本申请公开的一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，在现有煤矸石掺烧燃煤发电系统的基础上改进了备煤单元与污水处理单元、增加了矿化单元与粉煤灰干燥单元，因煤矸石中含有大量灰分，现有煤矸石掺烧燃煤发电厂因此会产生大量粉煤灰，又因粉煤灰中含有一定量CaO与MgO，因此粉煤灰在建材行业的应用受到一定限制。该系统通过矿化单元的矿化过程可以将烟气中部分CO2固定下来，实现CO2的减排；同时矿化过程可以将粉煤灰中的CaO与MgO转化为CaCO3与MgCO3，拓宽固废粉煤灰的应用领域，提高粉煤灰利用率。
进一步地，矿化单元与污水处理单元之间设有控制阀，能够调节污水排出流量，因粉煤灰中含有少量金属杂离子，当溶液中的微量金属离子浓度积累较高时，会影响后续粉煤灰元素成分，并对设备造成一定腐蚀，因此需要不断排出污水，补充净水。
进一步地，矿化单元在矿化过程中烟气会夹带部分水汽排出，并且矿化单元会定期排出污水，因此需要从冷却塔补充净水，冷却塔净水与矿化单元之间设有控制阀，能够控制进入矿化单元的水流量，控制反应进度。
进一步地，污水处理单元处理后的净水返回冷却塔用于冷却，冷却塔与污水处理单元之间设有控制阀，可以控制冷却水的流量。
本申请公开的上述煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统的工作方法，自动化程度高，在实现节能减排的同时，还能产出能够作为建材原料的粉煤灰，具有良好的经济效益；系统内的水资源得到了循环利用，节约了水资源，降低了运行成本。
进一步地，备煤单元可根据煤矸石的含碳量来调节煤矸石与动力煤的加入比例，保证锅炉稳定运行。
进一步地，矿化单元液相矿化工作温度为60～80℃，温控系统可将液相温度稳定于某一值，保证矿化过程高效稳定。
进一步地，矿化单元固相粉煤灰的停留时间为5～30min，可通过调整搅拌装置调控固相的停留时间，保证粉煤灰在矿化单元中有足够的停留时间完成矿化。
进一步地，当矿化单元液相中Na+浓度大于0.1mol/L时排出10％的矿化液相并补充等量净水，Na元素为除Ca、Mg、Fe外含量较高的微量元素，微量元素浓度的增加会加快设备的腐蚀，因此需保持微量元素维持较低的浓度。
进一步地，经CO2矿化后并干燥的粉煤灰CaO，MgO含量大幅减少，是一种优良的建材原料，可用于建材生产。
图1为本申请的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统整体结构示意图；
图2为对比例系统的整体结构示意图。
图中：1为煤仓、2为备煤单元、3为锅炉单元、4为炉渣收集单元、5为发电单元、6为脱硝单元、7为除尘单元、8为脱硫单元、9为矿化单元、10为粉煤灰干燥单元、11为冷却塔、12为烟囱、13为污水处理单元。
下面结合附图及实施例对本申请做进一步详细描述，其内容是对本申请的解释而不是限定：
如图1，为本申请的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，包括煤仓1、备煤单元2、锅炉单元3、炉渣收集单元4、发电单元5、脱硝单元6、除尘单元7、脱硫单元8、矿化单元9、粉煤灰干燥单元10、冷却塔11、烟囱12和污水处理单元13。
煤仓1的出口与备煤单元2的入口连接，备煤单元2的出口与锅炉单元3的原料入口连接，锅炉单元3的炉渣出口与炉渣收集单元4连接，炉渣收集单元4排出冷却的炉渣，锅炉单元3的蒸汽出口与发电单元5连接，发电单元5产生电力，锅炉单元3的烟气出口与脱硝单元6入口连接，脱硝单元6出口与
除尘单元7入口连接，除尘单元7的烟气出口与脱硫单元8入口连接，除尘单元8的粉煤灰出口与矿化单元9粉煤灰入口连接，脱硫单元8出口与矿化单元9烟气入口连接，矿化单元9烟气出口与冷却塔10入口连接，矿化单元9粉煤灰出口与粉煤灰干燥单元10入口连接，矿化单元9污水出口与污水处理单元13入口连接，粉煤灰干燥单元10排出干燥后的粉煤灰，冷却塔11烟气出口与烟囱12入口连接，冷却塔11冷凝水出口与矿化单元9补水入口连接，冷却塔11污水出口与污水处理单元13入口连接，污水处理单元13出口与冷凝塔11净水入口连接，烟囱排出烟气。
上述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统的工作方法：
煤仓1储存有一定量煤矸石与动力煤，并根据需求供应至备煤单元2，备煤单元2根据煤矸石含碳量调节动力煤与掺烧煤矸石加入的比例制备煤粉，锅炉单元3利用制备的煤粉燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽送入发电单元发电5，锅炉单元3燃烧煤粉产生的炉渣由底部排出进入炉渣收集单元4；锅炉单元3燃烧煤粉产生的烟气经烟道依次通入脱硝单元6、除尘单元7和脱硫单元8进行NOx、粉煤灰、SOx的脱除净化；净化后的烟气通入矿化单元9进行CO2矿化，除尘收集的粉煤灰送入矿化单元9进行CO2矿化，在矿化单元9中采用CO2液相矿化技术，将粉煤灰分散于水中，粉煤灰中CaO与MgO与水反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，Ca(OH)2和Mg(OH)2与通入水中烟气的CO2发生反应生成CaCO3与MgCO3沉淀，实现部分CO2的脱除，该沉淀与粉煤灰共同组成矿化粉煤灰；经矿化吸收部分CO2的烟气通入冷却塔11冷凝回收烟气中的部分水蒸气，实现水资源的循环利用，冷却后的烟气通入烟囱12排向大气，矿化单元9的液相中的微量金属元素浓度随着粉煤灰的不断加入而逐渐升高，需定时排出部分液相至污水处理单元13并从冷却塔11加入等量净水保持液相成分稳定。
矿化单元9的工作温度为60～80℃，液相主要成分为水，粉煤灰中含有部分CaO与MgO，CaO与MgO与水接触后发生反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，脱
硝、除尘、脱硫后的烟气中含有约10～15％的CO2，烟气通入液相后CO2部分溶于水中与Ca(OH)2和Mg(OH)2发生反应生成CaCO3和MgCO3沉淀完成矿化反应，实现CO2的固定与CaO、MgO的转化。
实施例
煤仓1向备煤单元2供应热值为1500kcal/kg的煤矸石与热值为6500kcal/kg的无烟煤，投料量为33t/h，其中煤矸石19.8t/h、无烟煤13.2t/h，经备煤单元2处理制成热值为3500kcal/kg的混合煤粉用于锅炉单元3燃烧发电。经锅炉单元3燃烧后炉渣排入炉渣收集单元4进行收集，高压蒸汽送入发电单元5进行发电，烟气依次通入脱硝单元6、除尘单元7、脱硫单元8进行烟气净化，后通入矿化单元9，矿化温度80℃，除尘单元7收集的粉煤灰进入矿化单元9，粉煤灰在矿化单元9的停留时间为15min，当矿化单元9液相中Na+含量高于0.1mol/L时，排出液相总量10％的污水至污水处理单元13进行污水处理，同时从冷却塔11补充等量净水。矿化后的粉煤灰排入粉煤灰干燥单元10进行干燥，矿化后的烟气通入冷却塔11冷却，冷却后的烟气排入烟囱12并最终排入大气，冷却塔11的污水排入污水处理单元13进行污水处理，处理后的净水返回冷却塔11。
经检测，该系统每小时发电量为50000kWh，矿化前矿化处理前的烟气中CO2含量为14.0％，矿化后CO2含量为13.7％，矿化前粉煤灰中CaO和MgO含量为11.2％，矿化后含量为5.8％。
对比例
如图2，该系统不包括矿化单元9和粉煤灰干燥单元10。
煤仓1向备煤单元2供应热值为1500kcal/kg的煤矸石与热值为6500kcal/kg的无烟煤，投料量为33t/h，其中煤矸石19.8t/h、无烟煤13.2t/h，经备煤单元2处理制成热值为3500kcal/kg的混合煤粉用于锅炉单元3燃烧发电。经锅炉单元3燃烧后炉渣排入炉渣收集单元4进行收集，高压蒸汽送入发电单元5进行发电，烟气依次通入脱硝单元6、除尘单元7、脱硫单元8进行烟气净化，后通入矿化
冷却塔9冷却，冷却后的烟气排入烟囱10最终排入大气，冷却塔9的污水排入污水处理单元11进行污水处理，处理后的净水返回冷却塔11。
经检测，该系统每小时发电量为50000kWh，排放的烟气中CO2含量为14.0％，粉煤灰中CaO和MgO含量为11.2％。
实施例与对比例相比，在没有矿化单元介入的传统掺烧燃煤发电系统中，烟气CO2含量为14％，粉煤灰中CaO和MgO含量为11.2％，而在本申请的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统上，经矿化处理后的烟气CO2含量为13.7％，粉煤灰中CaO和MgO含量为5.8％，烟气CO2固定率为2.1％，粉煤灰CaO和MgO转化率为48％。
以上所述，仅为本申请实施方式中的部分，本申请中虽然使用了部分术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了方便的描述和解释本申请的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本申请精神相违背的。以上所述仅以实施例来进一步说明本申请的内容，以便于更容易理解，但不代表本申请的实施方式仅限于此，任何依本申请所做的技术延伸或再创造，均受本申请的保护。
Claims (10)
- 一种煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，其特征在于，包括煤仓(1)、备煤单元(2)、锅炉单元(3)、炉渣收集单元(4)、发电单元(5)、脱硝单元(6)、除尘单元(7)、脱硫单元(8)、矿化单元(9)、粉煤灰干燥单元(10)、冷却塔(11)、烟囱(12)和污水处理单元(13)；煤仓(1)的出口与备煤单元(2)的入口连接，备煤单元(2)的出口与锅炉单元(3)的原料入口连接，锅炉单元(3)的炉渣出口与炉渣收集单元(4)连接，锅炉单元(3)的蒸汽出口与发电单元(5)连接，锅炉单元(3)的烟气出口与脱硝单元(6)的入口连接，脱硝单元(6)的出口与除尘单元(7)的入口连接，除尘单元(7)的烟气出口与脱硫单元(8)的入口连接，除尘单元(7)的粉煤灰出口与矿化单元(9)的粉煤灰入口连接，脱硫单元(8)的出口与矿化单元(9)的烟气入口连接，矿化单元(9)的烟气出口与冷却塔(11)的入口连接，矿化单元(9)的粉煤灰出口与粉煤灰干燥单元(10)的入口连接，矿化单元(9)的污水出口与污水处理单元(13)的入口连接，冷却塔(11)的烟气出口与烟囱(12)的入口连接，冷却塔(11)的冷凝水出口与矿化单元(9)的补水入口连接，冷却塔(11)的污水出口与污水处理单元(13)的入口连接，污水处理单元(13)的出口与冷凝塔(11)的净水入口连接。
- 根据权利要求1所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，其特征在于，矿化单元(9)的污水出口与污水处理单元(13)的入口之间的连接管路上设有控制阀。
- 根据权利要求1所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，其特征在于，冷却塔(11)的净水出口与矿化单元(9)的净水入口之间的连接管路上设有控制阀。
- 根据权利要求1所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统，其特征在于，冷却塔(11)的污水出口与污水处理单元(13)的污水入口之间的连接管路上设有控制阀。
- 权利要求1～4任意一项所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统的工作方法，其特征在于，包括：煤仓(1)中的煤矸石与动力煤进入备煤单元(2)，备煤单元(2)根据煤矸石含碳量调节动力煤与掺烧煤矸石加入的比例制备煤粉进入锅炉单元(3)，锅炉单元(3)利用制备的煤粉燃烧产生过热蒸汽，过热蒸汽送入发电单元(5)发电，锅炉单元(3)燃烧煤粉产生的炉渣由底部排出进入炉渣收集单元(4)；锅炉单元(3)燃烧煤粉产生的烟气经烟道依次通入脱硝单元(6)、除尘单元(7)和脱硫单元(8)进行NOx、粉煤灰和SOx的脱除净化，净化后的烟气通入矿化单元(9)进行CO2矿化；除尘收集单元(7)收集的粉煤灰送入矿化单元(9)进行CO2矿化，在矿化单元(9)中采用CO2液相矿化技术，将粉煤灰分散于水中，粉煤灰中CaO与MgO与水反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，Ca(OH)2和Mg(OH)2与通入水中的烟气含有的CO2发生反应，生成CaCO3与MgCO3沉淀，实现部分CO2的脱除，该沉淀与粉煤灰共同组成矿化粉煤灰；经矿化吸收部分CO2的烟气通入冷却塔(11)冷凝回收烟气中的部分水蒸气，冷却后的烟气通入烟囱(12)排向大气，矿化单元(9)的液相中的微量金属元素浓度随着粉煤灰的不断加入而逐渐升高，需定时排出部分液相至污水处理单元(13)并从冷却塔(11)加入等量净水保持液相成分稳定。
- 根据权利要求5所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统的工作方法，其特征在于，备煤单元(2)根据煤矸石的含碳量，调节动力煤与掺烧煤矸石加入的比例，制备热值为2500～4500kcal/kg煤粉。
- 根据权利要求5所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法，其特征在于，矿化单元(9)采用液相矿化技术，通过温控系统控制工作温度60～80℃。
- 根据权利要求5所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法，其特征在于，进入矿化单元(9)的粉煤灰的停留时间为5～30min。
- 根据权利要求5所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法，其特征在于，矿化单元(9)的液相中Na+浓度大于0.1mol/L时，排出10％的矿化液相并补充等量净水。
- 根据权利要求5所述的煤矸石发电与CO2矿化协同利用系统及工作方法，其特征在于，粉煤灰干燥单元(10)排出的干燥粉煤灰用于制造建材。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5282429A (en) * | 1989-08-09 | 1994-02-01 | Chubu Electric Power Company Inc. | Method and system for handling exhaust gas in a boiler |
| CN1443712A (zh) * | 2002-03-07 | 2003-09-24 | 康仁 | 综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝 |
| CN102703157A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-10-03 | 武汉建筑材料工业设计研究院有限公司 | 一种煤矸石综合利用的多产品清洁生产方法 |
| CN104759203A (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-08 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床工艺与系统 |
| CN104817102A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-05 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种液相间接捕集矿化烟气中二氧化碳的系统装置及工艺 |
| CN107201258A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-09-26 | 内蒙古中实能源有限公司 | 一种低质煤炭的提质设备及资源循环利用的生产方法 |
| CN113634114A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-12 | 中煤科工清洁能源股份有限公司 | 一种利用粉煤灰捕集烟气中co2的方法 |
| CN113996142A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-02-01 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院 | 利用粉煤灰制造沸石并捕集烟气中二氧化碳的系统和方法 |
| CN114835148A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤矸石发电与co2矿化协同利用系统及工作方法 |
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5282429A (en) * | 1989-08-09 | 1994-02-01 | Chubu Electric Power Company Inc. | Method and system for handling exhaust gas in a boiler |
| CN1443712A (zh) * | 2002-03-07 | 2003-09-24 | 康仁 | 综合利用煤矸石生产氧化铝和电解铝 |
| CN102703157A (zh) * | 2012-05-18 | 2012-10-03 | 武汉建筑材料工业设计研究院有限公司 | 一种煤矸石综合利用的多产品清洁生产方法 |
| CN104759203A (zh) * | 2015-03-17 | 2015-07-08 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床工艺与系统 |
| CN104817102A (zh) * | 2015-04-30 | 2015-08-05 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种液相间接捕集矿化烟气中二氧化碳的系统装置及工艺 |
| CN107201258A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-09-26 | 内蒙古中实能源有限公司 | 一种低质煤炭的提质设备及资源循环利用的生产方法 |
| CN113634114A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-11-12 | 中煤科工清洁能源股份有限公司 | 一种利用粉煤灰捕集烟气中co2的方法 |
| CN113996142A (zh) * | 2021-09-08 | 2022-02-01 | 中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院 | 利用粉煤灰制造沸石并捕集烟气中二氧化碳的系统和方法 |
| CN114835148A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种煤矸石发电与co2矿化协同利用系统及工作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WANG XIAOLONG; LIU RONG; JI LONG; GAO SHIWANG; JIANG NING: "A New Direct Aqueous Mineralization Process Using Fly Ash and Recyclable Carbonate Salts to Capture and Storage CO2 From Flue-gas", PROCEEDINGS OF THE CSEE, ZHONGGUO DIANJI GONGCHENG XUEHUI, CN, vol. 38, no. 19, 5 October 2018 (2018-10-05), CN , pages 5787 - 5794,5935, XP009550814, ISSN: 0258-8013, DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.172227 * |
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