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华中科技大学 博士学位论文 O/CO气氛下燃煤中硫与氮在热场中转化行为的研究 姓名王宏 申请学位级别博士 专业无机化学 指导教师徐辉碧;邱建荣 20061224 I 摘 要 煤燃烧过程中产生的 SO2、NOX 、CO2引起的酸雨、光化学烟雾及温室效应等对 环境造成了严重的危害。O2/CO2燃烧技术采用烟气再循环，以CO2代替空气中的N2参 与煤燃烧，将烟气中CO2的浓度提高到95，使CO2的回收极为方便，能同时实现对 SO2、CO2、NOX及其它污染物的控制，是一种环境友好型的新型燃烧技术。目前有关 O2/CO2燃烧技术的研究主要集中在该技术的燃烧特性和经济性评价等方面，而有关 O2/CO2燃烧技术下燃煤有关组分的化学转化过程的研究较少。燃煤中的污染组分如 硫、氮及重金属等在O2/CO2燃烧方式下的转化特性的研究对于探索该方式下污染物 SO2、NOX的综合控制机理具有重要意义。 本文首先综述了O2/CO2燃烧方式的原理及燃煤中SO2及NOX排放特性的研究进 展，然后对O2/CO2燃烧方式下碳酸钙作为脱硫剂的有关反应特性及反应机理、燃煤中 硫与氮的转化特性进行了研究，并采用CHEMKIN软件对硫、氮的转化动力学进行了 计算。 研究了 O2/CO2气氛下温度对脱硫剂 CaCO3与 SO2的反应特性的影响。研究结果 表明当温度超过 500℃时，燃烧气氛对 CaCO3与 SO2的反应产率（钙转化率）产生较 大影响。1200℃以下，空气气氛下钙转化率高于 O2/CO2气氛；1200℃以上，则相反； 随温度提高，两种气氛下钙转化率差异减小，表明 O2/CO2气氛有利于高温钙基脱硫。 实验还发现提高SO2浓度可增加钙转化率是由于SO2对硫化反应的促进及对硫酸钙分 解的抑制；表明 O2/CO2燃烧技术所运用的烟气循环方式导致 SO2的富集是其喷钙脱 硫效率优于传统空气燃烧方式的原因之一。 O2/CO2气氛下CO2浓度对 CaCO3分解反应产物 CaO 的微观结构有重要影响。热 重分析表明 CO2浓度增加使 CaCO3起始分解温度提高， 并使 CaCO3的分解速率降低， 低浓度 CO2表现为催化 CaO 烧结，高浓度CO2抑制 CaCO3的分解。研究结果还表明 在一定温度下 CaCO3分解反应速率与硫化反应速率相当，可避免 CaO 烧结，改善 CaSO4对孔的堵塞，存在一最优孔隙结构，这种优化的孔隙结构是 O2/CO2燃烧技术 在高温下脱硫效率高于空气气氛的重要原因。XRD 分析发现 O2/CO2气氛下硫化产物 组成随温度变化，硫化反应机理不同于空气气氛下，既有直接硫化反应机理也有先分 解后硫化的间接硫化反应机理。 II 研究了三种煤质特性不同的燃煤（合山煤、算盘山煤、短陂桥煤）在 O2/CO2气 氛下硫的静态转化特性。结果表明三种燃煤在该气氛下 SO2生成量均低于相应的空气 气氛下，这是由于燃煤燃烧特性的变化及烟气中高浓度 CO 还原 SO2所致。研究还发 现 O2/CO2气氛下煤质特性对硫转化为 SO2的影响远低于空气气氛下。加入 CaCO3作 为脱硫剂后，1000℃以下，空气气氛下脱硫率高于 O2/CO2气氛；1000℃以上，反之， 且在一定温度范围内脱硫率随温度升高而增加的幅度较空气气氛下大。 采用滴管炉实验装置在 800℃- 1300℃温度范围研究了 O2/CO2气氛下合山煤中的 硫的动态转化特性，探讨了 CO2浓度、温度等因素对 SO2生成的影响，并通过红外光 谱及元素分析等手段研究了相关机理。 研究结果表明 CO2浓度是影响燃煤中硫动态转 化特性的重要因素，当 CO2为 80％时，烟气中 SO2浓度远小于比空气气氛下；同时， 元素分析结果发现底灰中硫含量高于空气气氛下，表明硫转化为 SO2的转化率降低。 红外光谱表征结果表明O2/CO2气氛下燃煤中硫转化产物存在多种形式如COS 等， SO2 只是众多转化产物的一种。 研究还发现 CO2浓度对碳酸钙的最佳固硫温度有着重要影 响。当 CO2浓度为分别 40和 80时，最佳的固硫温度则相应为 900℃和 1000℃。 CHEMKIN 动力学计算结果亦表明高温时硫的转化速率快于低温情况下的速率；SO2 含量的最终平衡值受反应温度和 CO2浓度的双重影响， COS 的生成量随着气氛中 CO2 浓度的增加而增加，与实验结果一致。 O2/CO2气氛下对不同煤质特性燃煤的氮的静态转化特性研究表明燃烧气氛对氮 转化为 NOX的影响与温度有关。O2/CO2气氛下NOX生成量明显降低。700℃到 900℃ 是 NOX生成量随温度变化最敏感的温度区域，较之空气气氛，700℃时 NOX生成量降 低近 50，是 NOx 被 CO 还原所致。O2/CO2气氛下，CaCO3对NOx 生成峰值的影响 与温度密切相关。燃煤中氮含量仍是影响 NOX生成的重要因素，O2/CO2气氛更有利 于降低高挥发份燃煤 NOX生成量。 探索了 CO2对气相中 NO 还原特性的影响。CO2对NO 还原率的影响与燃烧气氛 的氧化或还原特性有关。氧化性气氛中 CO2的存在能促进 NO 的还原，且 NO 的还原 率随CO2浓度增而增加； 而还原性气氛CO2的存在不利于NO 的还原。 采用CHEMKIN 软件对 NO 转化动力学进行了计算，计算结果与实验结果吻合较好。 关键词O2/CO2气氛；燃煤；热场；转化行为；二氧化硫；氮氧化物；动力学计算 III ABSTRACT The pollutants from coal combustion are harmful to environment. Among them, CO2 is responsible for greenhouse effect, SO2 is the cause of acid rain and NOx can optical chemical fog. O2/CO2 combustion technology using CO2 instead of N2 for coal combustion with flue gas recirculation, which enriches CO2 concentration up to 95 for easily CO2 capture, can also reduce the emission of SO2 and NOX. So it is a promising advanced coal combustion technology which can simultaneously control CO2, SO2 and NOX and friendly to environment. The main researches related to this technology focused on the coal combustion behavior and the economic uation. However, few papers have been reported on the coal’ s component transfer process under this technology. The investigation on the transfer behavior of some pollutant components such as sulfur and nitrogen is very important for clarity the mechanism of SO2 and NOX reduction under this technology. In this work, the reaction characteristics and mechanism of calcium carbonate as desulphurization agent and the transfer characteristics of sulfur and nitrogen of coal in O2/CO2 mixtures were studied and the chemical kinetic simulation by CHEMKIN was also obtained. The main contents are as follows The effect of temperature on the characteristic of the reaction of CaCO3 and SO2 under O2/CO2 atmosphere was invesitigated. It was found that the atmosphere influenced the calcium conversion ratio when temperature was above 500℃. For instance, the calcium conversion ratio in O2/CO2 mixture was lower than that in air at 900℃ and higher than that in air at 1200. The difference of calcium conversion ratio between O℃ 2/CO2 mixtures and air decreased with the temperature increasing. It indicated that high temperature was beneficial for SO2 capture in O2/CO2 mixtures. The results also suggested that the calcium conversion ratio increased with increasing of SO2 concentration for high SO2 concentration contributed to the equilibrium of reaction of CaCO3 - SO2 and prevented the decomposition of CaSO4. The enrichment of SO2 in combustion atmosphere by flue gas recirculation is one of the reasons for higher desulphurization ratio under O2/CO2 combustion technology than that under air. IV The CO2 concentration influenced the microstructure of CaO in O2/CO2 atmosphere. The low CO2 concentration catalyzed the sintering of CaO while the high concentration prevented the decomposition of CaCO3. The kinetic and thermodynamics analysis suggested that high CO2 concentration increased the decomposition temperature of CaCO3 and decreased the CaCO3 decomposition velocity. The results also indicated that CO2 concentration had pronounced influence on the microstructure of product of sulfation reaction. It has an optimum microstructure in calcium sorbent; in this case, the desulphurization ratio was the highest because the velocity of decomposition reaction and the sulfation reaction was approximately the same. The results also suggest that the conversion ratio can be increased by increasing the concentration of SO2, which causeed the inhibition of CaSO4 decomposition and shifting of the reaction equilibrium toward the products. XRD analysis of the product showed that the reaction mechanism was different at varied temperatures, i.e. CaCO3 directly reacted with SO2 at low temperatures and CaO from CaCO3 decomposition reacted with SO2 at higher temperatures. The static sulfur transfer behaviors of three different coals heshan, suanpanshan and duanpiqiao under O2/CO2 atmosphere were obtained using fixed bed apparatus. From the results, the SO2 emission was lower than ordinary air combustion and the SO2 emission difference between O2/CO2 and air varied with the temperature, the maximum difference occurred at 700℃ for the CO reduction effect. The coal property such as sulfur and volatile content influenced the SO2 emission, but this effect was weaker under O2/CO2 compared with in air. When using CaCO3 as SO2 sorbent, the desulphurization ratio under O2/CO2 was higher than that in air when the temperature above 1000℃ and the enhancement extent of desulphurization ratio with temperature was also higher than that under air. The dynamic sulfur transfer characteristics of Heshan high sulfur coal was carried out in a vertical tube electrical heating reactor at temperature range of 800℃- 1300℃ under O2/CO2. The effect of the CO2 concentration and the temperature on the emission of SO2 was investigated and the mechanism of the emission of SO2 under O2/CO2 was revealed by FT- IR and elemental analysis. It was found that CO2 in atmosphere decreased the emission of SO2 and the lowest SO2 emission occurred under 80CO2. The elemental analysis results showed that the sulfur in bottom ash was higher also suggested the lower transfer V ratio from sulfur to SO2 under O2/CO2. COS in flue gas suggested sulphur in coal could be transferred in different species under O2/CO2 and SO2 is only one of them. The optimum temperature of limestone for desulphurization was affected by CO2 concentration; it was 900℃ under 40 CO2 and 1000℃ under 80 CO2.The sulfur transfer chemical kinetics simulation which was pered with software CHEMKIN revealed that the final SO2 concentration was affected by both temperature and the concentration of CO2. The quantity of COS was increase with increasing the concentration of CO2. The calculational results are consistent with the experimental data. The static nitrogen transfer characteristics of different coals under O2/CO2 atmosphere were studied in a fixed bed tube- furnace. The results showed NOX emission was affected markedly by temperature. High CO2 concentration significantly decreased NOX emission during coal combustion compared with conventional air condition due to the reduction of CO in O2/CO2. The effect of calcium carbonate on the NOX peak value also related to the temperature. The NOX emission was also influenced by the coal property and Ca/S molar. O2/CO2 atmosphere was beneficial for the decrease of NOX emission of the coal with high volatility. The effect of CO2 on the reduction process of NO was conducted in bench- scale laminar CH4 flames. NO reduction ratio related to the property of atmosphere.CO2 accelerated the reduction of NO under oxidizing atmosphere, and the higher CO2 concentration resulted in higher reduction ratio. However, reducing atmosphere is more promotional for the reduction process of NO. The chemical kinetics simulation results by CHEMKIN were consisted with that of the experiments. Keywords O2/CO2 atmosphere; coal; heat field；transfer behaviour; sulfur dioxide; nitrogen oxide; chemical kinetic calculation 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做 出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许 论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。 保 密，在____________年解密后适用本授权书。 不保密v。 （请在以上方框内打“ v” ） 学位论文作者签名 指导教师签名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 本论文属于 1 1 绪 论 1.1 煤的化学组成及煤利用中的化学问题 在分子水平上认识物质的组成和结构, 认识分子在不同条件下的化学变化及反应 行为是化学的目的。从能源利用的角度看, 煤由易挥发富氢组分、难挥发富碳组分、 污染组分和无机组分构成。从化学组成看, 煤中有效组分对能量释放有贡献的含C、 H、O 的组分 主要以缩聚程度不同的缩合芳香核结构和相对富氢的侧链结构以及游 离于这些结构之间的小分子烃类的形式存在；煤中的无效组分对能量释放无贡献的 无机物 主要以不同的聚集形态分散于有效组分之间；煤中的有害组分S、N、微量 重金属等 或是存在于煤的无效组分之中或是存在于煤的有效组分的结构之中。煤的 基本结构单元是以芳环、氢化芳环、脂环和杂环为核心，周围带有侧链、官能团的缩 合芳香体系。基本结构单元相互桥联，在二维空间结成平面网络。平面网络之间以氢 键、分子间作用力以及共价键结合，在三维空间生长发育。随着煤化程度加深, 芳构 化程度增加。在煤变质的高级阶段，煤有机质结构出现某些类似晶体的性质，孔隙结 构以微孔结构为主。煤的典型的化学结构如图1.1所示。 OH OH NH2 CH2 SH OH O SO CH2 CH2 CH2 CH2 OHO S N OH CH3 CH3 CH2CH2S N OH O SH CH2 O CH2 N CH2 OH CH3 OH CH2 CH2 S S C2H5OH CH2 CH2 S HO C HO O OH O N OH 图1.1 煤的化学结构模型 Fig 1.1 the chemical structure of coal 2 在同样的热场条件下, 这些组分表现出不同的反应性和状态变化。因而，煤炭能 源利用和污染控制中存在一系列值得研究的化学问题 如煤中各种化学键和有害组分 的存在形态；煤中有效组分碳、氢、氧键合结构的分布特征的及其在热场中的转化规 律, 阶段热解产物与其它物质煤中其它物质、反应气氛、添加物、催化剂 的相互作 用。煤中硫、氮、磷、氯等无机元素, 钾、钠等碱金属, 汞、铅等重金属等污染组分 的赋存形态、在热场中的变迁以及与其它物质煤中其它物质、反应气氛、添加物、 催化剂 的相互作用等。 长期以来, 煤炭的主要利用方式都以单一过程的转化如燃烧、气化、液化等 为 特征。由于过去能源价格的低廉以及基本无需考虑煤中污染物排放的控制, 煤的单一 转化过程一直是最简单、最直接的能量获取方式。所追求的主要目的是最大限度地将 煤完全转化。这些过程仅仅需要把煤炭看做是组成单一的物质, 仅仅需要了解煤炭的 平均性质，特别是在燃烧煤炭的这个主要利用形式中, 主要考虑的一直是热工问题, 而煤炭在燃烧过程中的化学反应则成为次要或无关紧要的问题, 从而使得煤中大量的 污染物随烟气排放到大气中。但是, 随着社会对提高能源效率、降低污染排放的强制 要求, 从分子水平上认识煤中污染组分和有效组分的转化规律和行为，研究定向脱除 方法并与高效燃烧过程相结合已成为共识。 1.2 煤炭在我国的能源结构的地位 煤炭是地球上最丰富的化石燃料，目前约占世界能源消耗的 28％，在我国的能源 结构体系中，煤炭在我国一次能源构成中所占比例一直在 70以上，石油和天然气约 占 19.5，水电占 5，核电等占 0.5，远大于石油天然气和水电。以煤为主的能源 结构在今后相当长的时间内都不会改变，表 1.1 列出了我国的能源构成情况[1]。 表 1.1我国的能源构成（） Table 1.1 The energy composition of China 年 份 煤 炭 石 油 天然气 水 能 核 能 新能源 1985 72.8 20.9 2.0 4.3 - - 2000 70.0 19.5 4.0 6.0 2 - 2050 6070 5.0 5.0 6.0 1020 5 3 我国同时又是高硫煤储量较多的国家，电力工业不仅是煤炭消耗大户，同时也 是破坏我国生态环境的主要污染源，煤燃烧产生的主要污染物包括烟尘、SO2、CO2、 NOX、CO、N2O 等，大气中 90的 SO2、71的 CO、85的 CO2、 70的 NOX和 70的烟尘都来自煤的燃烧，此外还有重金属等污染物[2]。近年来，我国已开始污染 的治理，并制订了有关的政策和标准，但由于多方面的原因，很多措施还未在电站锅 炉中得到广泛实施，致使污染物排放的增长速度远远超过其控制速度，环境污染日益 严重。这种状况已经对我国国民经济的发展和生态环境造成极大的影响，而且业已成 为一个国际热点问题。 1.3 SO2的污染及控制技术 SO2对人体的主要影响[3]不同的人对 SO2的耐受性有很大差别,一般人在 1- 81ppm 浓度下，呼吸 10min 即可发生呼吸道阻力增加。流行病学调查表明大气中 SO2的平均浓度超过 0.28mg/m 3 时，城市居民慢性支气管炎患病率上升。SO2致突变 和促癌作用动物实验证明了SO2有促癌作用， 10mg/m 3 的SO2可以加强苯并芘的作用。 此外， SO2还能抑制或破坏某些酶的活性，如 SO2导致肺组织中的三磷酸腺苷含量 显著下降，糖分解酶活性增加，使蛋白质和酶的代谢发生紊乱，影响机体生长发育。 SO2形成工业烟雾, 高浓度时使人呼吸困难， 是著名的伦敦烟雾事件的元凶；SO2进 入大气层后，氧化为硫酸（H2SO4） 在云中形成酸雨，对建筑、森林、湖泊、土壤危 害大[4]。目前全世界人为释放的 SO2每年约 1.6 亿吨。我国是个燃煤大国，煤炭占能 源消费总量的 75％。1980 年全国煤炭消耗量还不过 6 亿吨，但随着经济建设的发展， 到 1995 年已达 12.8 亿吨，15 年间增加了一倍还多。近年来，随着经济和能源消耗快 速增长，随着耗煤量的增加，SO2的排放量也不断增长，我国 SO2排放呈逐步上升趋 势。大气中 SO2的排放超过环境容量的 60以上。据测算，每年我国由酸雨造成的经 济损失高达 1100 亿元人民币。本世纪以来，全世界的酸雨污染范围日益扩大。原只 发生在北美和欧洲工业发达国家的酸雨，逐渐向一些发展中国家扩展，如印度、东南 亚、中国等。同时酸雨的酸度也在逐渐增加。据欧洲大气化学监测网近 20 年连续监 测的结果表明，欧洲雨水的酸度增加了 10，瑞典、丹麦、波兰、德国、加拿大等国 4 的酸雨 pH 多为 4.0- 4.5，美国已有 15 个州的酸雨 pH 在 4.8 以下。 目前有关 SO2控制有相当多研究[5- 13] 如湿法脱硫技术、喷雾干燥脱硫技术、吸 收剂再生脱硫法、炉内喷射吸收剂、增温活化脱硫法、海水脱硫技术、电子束脱硫技 术、脉冲等离子体脱硫技术及烟气循环流化床脱硫技术等。 1.4 NOX 的污染及其控制技术 煤燃烧中产生的另一个主要污染物是氮氧化物，其主要成分是 NO 和 NO2。其 危害性如下[3]NO 为无色无臭气体，很易和动物血液中血色素结合，使血液缺氧， 引起中枢神经麻痹症。而 NO2的毒性更大，约为 NO 的 5～10 倍，是 CO 的 5000～ 10000 倍。NO2还对呼吸器官粘膜有强烈的刺激作用，引起肺气肿和肺癌，其毒性较 SO2与 NO 强。吸入 40～80ppm 的 NO2就会伤害肺部，人在 100ppmNO2的大气中停 留 1 小时，或在 400ppmNO2下停留 5 分钟就会死亡。此外，NO2对人体的心脏、肺 脏、肾脏和造血组织等都有损害。同时，NOX形成光化学烟雾，其毒性更强。这种以 O3，PAN（过氧乙酰基硝酸酯）和 H2SO4（如有 SO2存在时）为主要成分的光化学烟 雾，不仅会减少可见度，而且对人的眼睛与呼吸道有强烈的刺激性，使眼睛红肿，肺 功能发生变化，且 PAN 有致癌作用，对人体健康的危害极大。NOx 的危害是在不知 不觉中缓慢积累，其危害隐蔽而持久。引发一系列明显的 NOx 综合症，诸如胸闷、 头晕、乏力、呼吸系统不畅以及老年痴呆症等，以致在人发病后竟不知病源来自何方。 NOx 又被称为“ 隐形杀手” 。而且 NO 破坏了平流层（同温层）中的臭氧层，使之失 去了对紫外光辐射的屏蔽作用，对地面生物造成危害。N2O 也是一种有温室效应的气 体，同时它能破坏大气中的臭氧层[14]，大气中的 N2O 每年以 0.2～0.4的速度在增 加[15]。NOX与 SOX和粉尘共存，可生成毒性更大的硝酸和硝酸盐气溶液，形成酸雨。 目前有关 NOx 控制有相当多研究[15- 22]，比较成熟的技术有干法脱硝、湿法脱硝、 微生物法脱氮技术、烟道气循环法、低 NOX燃烧器法、催化助热燃烧技术等等。 1.5 CO2引起的温室效应 迄今为止，全球气候变暖的趋势已得到越来越多的证实[23]。据统计，在过去的 5 100 年中全球平均地面气温已增加 0.3℃～0.6℃，寒冷季节缩短而温暖季节延长；内 陆地区变得更加干旱而炎热，沿海地区热带风暴却更加频繁；极地和北半球高纬地区 气温升高了 3℃～5℃，冰川大面积消融，海平面上升，一些岛国和沿海地区不断被海 水蚕食，甚至面临“ 灭顶之灾” 。气候的改变还威胁着地球上丰富多采的生态系统。据 有关资料报道，大气中二氧化碳的浓度正以每年 0.4的增长率上升，甲烷、氯氟化 碳、氧化亚氮增长率高达 1.0、5.0和 0.2，全球增温速度相应为 0.3/℃ 年，照此 发展下去，30 年后全球平均温升将达 1℃，全球海平面相应上涨 20mm。因此，90 年 代后温室效应气体的控制成为大气污染控制的新焦点。在所有温室效应气体中，二氧 化碳对温室效应的贡献最大，占 60, 而且在大气中含量最高，因此二氧化碳成为温 室效应气体削减与控制的重点。 与二氧化硫、氮氧化物等大气污染物相比，二氧化碳原本并非污染物，而是光合 作用三大要素之一，起着推动生态系统能源流动的作用。但工业革命后,化石燃料的大 量燃烧打破了大气圈与生物圈之间原先和谐的二氧化碳平衡，造成二氧化碳在大气中 积累，引发温室效应。1750 年时,全球大气中的二氧化碳浓度为 280ppm，自 1958 年 以来，在美国夏威夷的昌纳罗亚气象站连续监测了大气中的二氧化碳浓度变化。结果 表明1950- 1984 年,大气中的二氧化碳浓度增加了 23，这主要是燃烧矿物燃料所致， 大量的森林破坏也是造成二氧化碳上升的原因之一。 1985 年在奥地利的韦拉契召开的 温室效应国际会议上，联合国环境规划署、世界气象组织和国际科学同盟提出的报告 认为，到 2050 年，二氧化碳的年排放量可能为 100- 200 亿吨。一个全球性碳循环的 模型预测值大气中的二氧化碳浓度是 367- 531ppm。到 2050 年，二氧化碳的排放量比 工业革命前要增长 1.4- 4.0 倍。由于二氧化碳在大气中停留时间约 100 年，即使二氧 化碳的排放能维持现有水平上，它的浓度在 22 世纪仍将翻一番。若想使大气中二氧 化碳浓度保持在目前水平，则需全球二氧化碳排放量削减 60。 目前世界各国对温室效应问题已经给予了高度重视， 尤其对 CO2的减排控制问题 进行了多方面的研究和探索，并且取得了大量成果。 1992 年 6 月在巴西里约热内卢召 开的联合国环境与发展大会上， 明确规定了 2000 年 CO2的排放量应维持在 1990 年的 水平上。1997 年 12 月在日本京都召开的联合国缔约国会议上，缔结了 2000 年以后 6 CO2限排、减排的明确时间表和任务量。根据美国能源部 2000 年的数据，我国是位 于美国之后的世界上第二大 CO2排放国， 同时我国是世界上少数几个一次能源消费中 以燃煤为主的国家，极有可能在今后二三十年内超过美国而成为 CO2排放头号大国， 这样势必会给中国乃至全球带来更加严重的气候与生态的负面效应，因此需要采取有 效措施控制 CO2的排放，减缓“ 温室效应” 的加剧。国家有关政府部门对全球气候变化 和 CO2排放控制问题给予了高度重视， 国内部分科研机构也开展了相关的研究。 因此， 研究 CO2排放控制技术有着十分重要的意义。 1.6 二氧化碳的减排技术[24- 36] 1.6.1 生物技术 利用自然界光合作用来吸收并贮藏二氧化碳， 是控制二氧化碳最直接且副作用最 少的方法。美国等一些对二氧化碳排放负有重大责任的发达国家就曾以大量植树为由 要求放宽削减二氧化碳排放的指标。研究发现海洋生物吸收二氧化碳的潜力很大。日 本环保科学家已筛选出几种能在高浓度二氧化碳下繁殖的海藻并计划在太平洋海岸 进行繁殖， 以吸附近工业区排出的二氧化碳。 美国一些研究人员拟以加州巨藻为载体， 在其上繁殖一种可吸收二氧化碳的钙质海藻，它吸收二氧化碳后形成碳酸钙沉入海 底，腾出巨藻表面可供继续繁殖。这些探索如能成功，必将减轻因削减二氧化碳排放 而对经济增长造成的压力，故具有很大的现实意义。 1.6.2 能源革新 90 年代以来出现了两种新技术燃料脱碳与燃料电池。燃料脱碳是以含碳量较低