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●第1章碳中和与能源发展001 1.1气候变化与温室效应001 1.2CO2排放控制技术002 1.2.1电厂节能技术003 1.2.2先进发电技术008 1.2.3可再生能源技术010 1.2.4碳捕集、利用与封存技术013 参考文献019 第2章热力学和动力学基础020 2.1热力学基础020 2.1.1热力学第一定律——焓和热容020 2.1.2热力学第二定律——熵和熵增原理022 2.1.3吉布斯自由能和化学平衡常数022 2.1.4的概念及分析方法024 2.1.5能量梯级利用原理029 2.2动力学基础040 2.2.1均相反应动力学040 2.2.2异相反应动力学044 2.3热力学和动力学的关系051 2.3.1从质量角度关联热力学与动力学051 2.3.2从能量角度关联热力学与动力学053 参考文献055 第3章锅炉灵活性改造技术056 3.1国内外灵活性改造案例057 3.1.1国外火电灵活性改造典型案例057 3.1.2国内火电灵活性现状分析059 3.2燃煤锅炉低负荷稳燃能力提升案例分析061 3.3煤粉稳燃负荷062 3.3.1煤粉稳燃技术的理论基础062 3.3.2锅炉大力度优惠无油稳燃负荷062 3.4提高低负荷稳燃能力的措施064 3.4.1低负荷精细化燃烧调整065 3.4.2燃料灵活性掺烧066 3.4.3优化制粉系统运行066 3.4.4煤粉预热燃烧066 3.5煤粉稳燃燃烧器改造067 3.5.1微油点火稳燃燃烧器067 3.5.2等离子体点火和稳燃器068 3.5.3富氧/纯氧燃烧器068 3.5.4煤粉/生物质混烧燃烧器069 3.5.5浓淡风煤粉燃烧器069 参考文献071 第4章燃煤耦合生物质发电技术073 4.1我国生物质资源的来源和禀赋074 4.2燃煤耦合生物质发电现状075 4.2.1燃煤耦合生物质燃烧降碳效果075 4.2.2生物质掺烧技术的应用现状076 4.3生物质耦合燃烧的方法083 4.3.1直接耦合燃烧技术路线083 4.3.2间接耦合燃烧技术路线092 4.3.3并联耦合燃烧技术路线099 4.3.4不同耦合燃烧技术路线比较100 4.4燃烧设备对掺烧的影响101 4.5燃料种类对掺烧的影响102 4.6生物质掺烧的影响及解决方案103 4.6.1生物质给料安全系统104 4.6.2燃烧器喷口结焦烧损104 4.6.3受热面结焦、腐蚀105 4.6.4SCR催化剂中毒105 4.6.5除尘效率降低107 4.6.6底灰处未燃尽碳增加107 4.7生物质掺烧发电经济性分析107 参考文献108 第5章燃煤电厂掺氨燃烧技术112 5.1掺氨燃烧发展的现状112 5.2氨燃料的特性113 5.3掺氨燃烧反应机制114 5.3.1氨的点火、燃烧及火焰稳定性114 5.3.2氨与煤粉混合燃烧的交互作用117 5.3.3燃烧产物生成与排放特性118 5.4掺氨燃烧系统改造与优化122 5.4.1锅炉系统对掺氨燃烧的适应性分析122 5.4.2燃烧器设计与改造策略123 5.4.3燃烧控制策略与自动调节系统124 5.5掺氨燃烧氮氧化物（NOx）排放与控制125 5.6案例分析与前景展望128 5.6.1国内外典型案例分析128 5.6.2技术发展趋势131 参考文献132 第6章燃煤电厂掺氢燃烧技术136 6.1氢能特性概述136 6.1.1氢气的物理化学性质136 6.1.2氢能作为燃料的优势与局限137 6.2掺氢燃烧化学反应机制139 6.2.1氢气与煤粉混合燃烧的化学反应139 6.2.2氢气对煤粉燃烧特性的影响139 6.2.3燃烧产物生成与排放特性140 6.3掺氢燃烧特性与效率142 6.3.1火焰形态、传播速度与稳定性142 6.3.2燃烧温度与热释放速率148 6.4应用案例与前景展望150 6.4.1国内外应用案例150 6.4.2技术发展趋势152 参考文献154 第7章燃烧前碳捕集技术158 7.1燃烧前碳捕集技术的原理与应用概述159 7.1.1燃烧前碳捕集技术的原理159 7.1.2燃烧前碳捕集技术的应用概述160 7.2燃烧前碳捕集技术的主要应用——整体煤气化联合循环（IGCC）系统161 7.2.1IGCC的工作原理161 7.2.2物理吸收CO2162 7.2.3化学吸收CO2165 7.3燃烧前碳捕集技术的优势167 7.3.1能耗的减少167 7.3.2设备尺寸的降低170 7.3.3适应性和灵活性170 7.4燃烧前碳捕集技术的挑战和171 7.4.1技术挑战171 7.4.2经济效益173 7.4.3环境影响174 7.4.4煤炭发电的转型和创新174 参考文献175 第8章燃烧后碳捕集技术178 8.1吸收分离法178 8.1.1有机胺吸收剂分类179 8.1.2新型吸收剂研究进展180 8.1.3吸收分离法应用研究进展183 8.2吸附分离法185 8.2.1固体吸附剂分类187 8.2.2吸附分离法应用研究进展191 8.3膜分离法192 8.3.1膜材料分类193 8.3.2膜分离法应用研究进展194 8.4低温分离法196 8.5技术对比与适用场景浅析198 8.6混合捕集技术199 8.7基准PCC集成发电厂的技术经济分析200 8.7.1胺基PCC工艺的性能特征201 8.7.2商用PCC技术203 8.7.3新型吸收液基准PCC工艺的定义205 8.7.4基准PCC集成的发电厂的技术经济结果209 参考文献212 第9章富氧燃烧技术219 9.1富氧燃烧发展脉络220 9.2理论基础222 9.2.1煤粉着火223 9.2.2火焰稳定性227 9.2.3焦炭燃烧229 9.2.4焦炭燃尽232 9.2.5炉膛传热232 9.3环境的影响2389.3.1NOx238 9.3.2SOx238 9.3.3灰分239 9.3.4痕量元素240 9.4富氧燃烧系统性能240 9.4.1常压富氧燃烧240 9.4.2加压富氧燃烧241 9.4.3富氧燃烧空气分离系统及其优化242 9.4.4富氧燃烧先进压缩纯化系统及其应用249 参考文献251 第10章化学链燃烧技术255 10.1化学链燃烧（CLC）发展历史255 10.2化学链燃烧基本原理256 10.3固体燃料化学链燃烧示范装置260 10.3.1小型和实验室规模的装置262 10.3.2半工业规模的装置263 10.4化学链燃烧系统集成原理264 10.4.1系统集成原理与理论264 10.4.2化学链燃烧中的能量释放机理264 10.4.3燃烧与CO2分离一体化266 10.5氧载体设计266 10.5.1氧载体的理想特性267 10.5.2单组分氧载体269 10.5.3复合氧载体271 10.6煤化学链燃烧系统模拟276 10.6.1煤化学链燃烧系统效率比较276 10.6.21000MW煤化学链燃烧系统能效优化277 参考文献285 第11章CO2转化技术292 11.1CO2转化利用技术概述292 11.2CO2化学转化293 11.2.1CO2加氢293 11.2.2CO2作为氧化剂295 11.2.3CO2环加成反应296 11.2.4其他利用途径297 11.3CO2光催化转化298 11.3.1光催化还原CO2的基本原理298 11.3.2光催化材料的种类和设计原理299 11.4CO2电催化转化302 11.4.1电催化过程的基本原理302 11.4.2电极材料的分类及特点307 11.4.3离子液体电解质311 11.4.4电解槽结构312 11.5等离子体催化CO2转化314 11.5.1等离子体催化中的CO2解离化学314 11.5.2等离子体反应器与CO2解离性能315 11.5.3等离子体催化318 11.5.4等离子体和催化剂之间的协同作用322 参考文献324 第12章含碳物质综合利用前沿技术329 12.1含碳物质制低碳烯烃前沿技术329 12.1.1低碳烯烃产业及传统制备路径329 12.1.2合成气高选择性转化制低碳烯烃331 12.2整体煤气化燃料电池联合发电技术332 12.2.1整体煤气化燃料电池联合发电技术原理333 12.2.2整体煤气化燃料电池联合发电技术现状334 12.3功能化碳基材料336 12.3.1碳基相变储能材料337 12.3.2碳基超级电容器338 12.3.3离子电池负极材料343 12.4超临界二氧化碳循环发电技术345 12.4.1超临界二氧化碳特性345 12.4.2超临界二氧化碳循环发电346 参考文献350