增压富氧燃烧与捕集CO2电站的经济性分析

以300MW燃煤锅炉汽轮发电机组为研究对象,计算了其在6～8MPa压力下增压富氧燃烧的经济性,并与常压富氧燃烧下的经济性进行了对比分析.结果表明:由于系统压力的提高,烟气中水蒸气的凝结热得以回收,用于加热汽轮机低温凝结水,减少汽轮机抽汽,使汽轮机出力增加,电厂的毛输出功率接近320MW;增压富氧燃烧的空气深冷分离制氧(ASU)功耗大大增加,占毛输出功率的26%,而烟气压缩(CPU)的功耗大大降低,约为毛输出功率的0.2%;综合考虑电站其他辅机功耗后,6～8MPa下增压富氧燃烧的电厂净效率比常压富氧燃烧下提高了4.5%.与常压富氧燃烧发电机组相比,增压富氧燃烧在CO2的捕集、压缩液化与封存(CCS)技术中的经济性明显提高.

水汽对膜法捕集CO2的影响

为了考察水汽单独存在及与SO2或颗粒物共存时对聚酰亚胺(PI)分离膜和聚丙烯(PP)吸收膜捕集CO2性能的影响规律,利用自行搭建的CO2膜捕集试验台进行了研究。结果表明:在试验条件下,当烟气的相对湿度达到90%时,PI分离膜对CO2/N2的分离因子略有上升,但渗透速率下降,PP膜的CO2吸收效率下降7%,经N2反吹后,PI膜和PP膜的捕集效率均能得到恢复;水汽与SO2共存,PI分离膜的CO2/N2分离因子和渗透速率分别下降5.64%和24.54%,PP吸收膜脱除效率下降18%,但经N2反吹及膜丝实验前后红外测试表明水汽与SO2共存对PI膜和PP膜性能造成的影响都是可逆的;水汽与颗粒物共存时,PI分离膜的CO2/N2分离因子和渗透速率分别下降39.79%和49.82%,PP吸收膜脱除效率下降18.9%,通过N2反吹分析水汽和颗粒物共存对PI分离膜和PP膜造成的影响不可逆。

复配醇胺水溶液捕集CO2过程中的解吸研究进展

针对复配醇胺捕集CO2过程中出现的问题,介绍了复配醇胺捕集CO2的解吸机理和再生能耗。针对解吸过程的再生能耗过高这一关键问题,总结了传统加热解吸、固体酸催化剂催化解吸和矿化结晶解吸CO2的方法,介绍了优化工艺降低醇胺再生能耗的一般特性。

南化研究院和华东理工大学研发微旋流分离器捕集CO2

南化集团研究院和华东理工大学共同承担的烟道气CO2捕集微旋流强化技术开发项目，通过中国石化科技部组织的成果评议。试验结果表明，该项目开发的微旋流分离器在雾滴尺寸平均5μm的情况下，分离效率达到95％以上，压降大于等于20mm水柱。

美国开展干吸附剂捕集CO2技术实验

美国西迈克（Cemex）公司于3月2日获美国能源部110万美元资助，在其水泥厂验证干吸附剂CO2捕集技术。该商业化碳捕集与封存（CCS）实验项目将捕集高达100万t的CO2。该公司将设计和建设干吸附剂CO2捕集和压送系统、喷注站和管道。项目第一阶段于2010年底前完成。美国能源部还资助了另外11个CCS系统，以减少造纸厂、化工厂、炼油厂和水泥厂的温室气体排放。

粉煤灰增湿矿化捕集CO_2工艺研究

基于粉煤灰矿化固定CO_2的捕集技术,本文提出了粉煤灰增湿矿化捕集CO_2的新工艺。通过模拟工业化生产,采用原料气入口处配湿以及炉内喷湿两种增湿方式进行过程强化,并使用热重分析仪计算矿化效率。试验结果表明,采用原料气配湿与炉内喷湿相结合的流化床工艺能显著提高粉煤灰的矿化反应性能,而且随着水蒸气浓度的提高,矿化效率相应提升。

华能北京热电厂CO_2捕集工业试验研究

我国首套电厂CO2捕集工业级示范系统已在华能北京热电厂建成并成功示范运行,证明该技术适合于在商业运行燃煤电厂进行捕碳。该文介绍了该系统的工业运行情况和试验结果。试验结果表明:前期钝化过程,吸收剂中的抗氧化剂和缓蚀剂,以及Fe3+浓度的变化在正常范围内;调试过程烟气在较大负荷下达到了设计要求;系统运行过程中CO2捕集效率为80%～85%,截至2009年1月底,已生产99.7%的CO2约900t;运行过程中,由于电站系统负荷变化,使得烟气温度波动,导致系统的水失衡;研究提出并对比了进行水洗预处理和提高吸收塔出口温度2种解决方案,发现采用预处理脱水能获得更低的蒸汽消耗,但却需要提供额外的动力和冷却水。

氨水与MEA的CO_2捕集对比研究

介绍了氨水及MEA捕集CO2的反应原理,探讨了吸收液中吸收剂的质量分数、CO2体积分数、入口烟气体积流量、溶液的pH值和反应温度等因素对氨水、MEA脱碳效率的影响,通过吸收容量试验分别测定了氨水和MEA的CO2吸收容量,并利用红外吸收光谱对其产物进行测定分析.结果表明:提高吸收剂的质量分数和pH值均可增大脱碳效率;温度对氨水和MEA的脱碳效率均有较大的影响;氨水对CO2的吸收容量远远大于MEA的吸收容量;氨法工艺在吸收剂再生、能耗以及副产品利用价值等方面优于MEA吸收法.

燃烧后CO_2捕集技术与工程进展

当前主流CO2捕集技术有3种,分别是燃烧后、燃烧前和富氧燃烧CO2捕集技术。本文主要介绍了燃烧后脱碳技术的工艺流程以及优缺点,总结了国内外典型CO2捕集项目及其进展情况,最后结合目前CO2捕集发展状况提出了未来碳捕集技术发展方向建议。

CO_2捕集的吸收溶解度计算和过程模拟

为了降低CO2吸收法捕集技术的能耗和成本,以目前常用的单乙醇胺(MEA)溶液吸收CO2为例,采用电解质非随机双流体热力学模型(E-NRTL),对溶液中的CO2气体溶解度进行计算,计算过程包含了化学反应平衡和汽液平衡,计算结果和文献数据相吻合。在此基础上,建立了CO2吸收过程模拟程序和包括解吸能耗、气体压缩能耗以及液体输送能耗的过程总体能耗的计算方法,继而通过过程模拟分析了吸收塔和解吸塔压力、溶液浓度和流量等因素对吸收捕集过程的总体能耗的影响,获取了最优的工艺条件,为以后新CO2吸收捕集过程提供能耗分析方法基础。

硝酸锰对钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO_2的影响

采用Mn(NO3)2对钙基CO2吸收剂进行浸渍改性。在常压双固定床煅烧/碳酸化反应器系统上,研究了改性钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2的反应特性,并分析了其在循环反应中的微观结构。结果表明:Mn/Ca摩尔比、碳酸化温度、煅烧温度等对改性吸收剂循环捕集CO2特性有较大影响。Mn/Ca摩尔比为1.0∶100和700℃碳酸化时,改性吸收剂可获得最大碳酸化转化率,高于相同反应条件下的未处理吸收剂的转化率;Mn(NO3)2的加入提高了吸收剂在高煅烧温度(>950℃)下的抗烧结性能;经Mn(NO3)2改性后吸收剂煅烧产物的孔隙结构得到了改善,这有利于CO2的循环捕集。

钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO_2的研究进展

控制和减缓化石能源燃烧所排放的CO2对于缓解全球变暖和温室效应具有重要意义。作为一种燃烧后CO2捕集技术,采用钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化(cyclic calcination/carbonation reaction,CCCR)法捕集烟气中CO2的技术因其相对于胺吸收法有一定的经济性而受到关注。在对钙基吸收剂CCCR法的基本概念与特点介绍的基础上,对其中3个重要的研究内容与存在问题,即反应动力学、吸收剂循环转化率与吸收剂的改性以及双流化反应器的研究现状进行综述分析,指出应研究气固反应临界产物层的形成与生长规律,研制高循环反应活性、稳定性和机械强度且价廉及环境友好的吸收剂,开展钙基吸收剂CCCR法综合特性、与燃煤电厂系统组合与优化方案及其技术经济分析。

燃煤烟气CO_2捕集系统与电厂系统集成分析

应用于电厂的烟气二氧化碳捕集技术是能实现大规模降低二氧化碳排放的主要手段之一。文中从二氧化碳捕集系统与电厂系统集成角度出发,分别从烟气、汽水循环、冷却水等3个系统分析了捕集系统对电厂的影响及可以采取的集成及改造措施。结合660 MW超超临界机组进行二氧化碳捕集前后的模拟计算,考察二氧化碳捕集对电厂的影响,结果表明,全烟气中90%的二氧化碳捕集后电厂发电净效率降低约10个百分点。

电厂CO_2捕集工艺夹点分析与过程集成节能

电厂一乙醇胺(MEA)法烟气CO2捕集(CCS)工艺换热网络能量流密集,固有能耗高,对该工艺进行过程集成节能研究,具有重要意义。对CO2捕集工艺换热网络的夹点分析说明该换热网络存在跨越夹点的热量传递。冷热物流的总复合曲线特征说明了CO2捕集工艺固有能耗高的特性。对换热网络进行调优并提出了节能技术方案:①在夹点之上利用MEA贫液的部分高温位热量加热预吸附塔再生气;②采用MEA再生塔产生的湿CO2混合物作为驱动热源,跨越夹点设置一台氨吸收式制冷机以替代CO2液化所需部分制冷量。基于过程集成节能提出的换热集成节能措施可有效降低CO2捕集工艺固有能耗,使蒸汽耗量降低21%,冷却水耗量降低17.2%,CO2液化所需低温冷却公用工程降低43.4%。

燃煤电厂CO_2捕集系统的技术与经济分析

介绍了我国第一套燃煤电厂烟气CO2捕集系统的运行概况.对项目设备投资以及运行过程中蒸汽、电力、溶液和其他消耗性物品的成本进行了分析.结果表明:吸收塔和再生塔的成本约占50%设备投资;在该项目运行条件下,捕集的运行消耗成本为170元/(t CO2),其中蒸汽消耗成本占55%;减排运行消耗部分使电价成本增加了0.139元/(kW.h),从而使电厂的上网电价提高了29%.

丙酸改性提高电石渣捕集CO_2性能的动力学分析

在双固定床反应器和热重分析仪上研究了丙酸改性对电石渣循环捕集CO_2性能的影响规律。结果表明,丙酸改性提高了电石渣循环碳酸化转化率,并且延缓了随循环次数增加碳酸化转化率的衰减。利用离子反应模型从碳酸化反应动力学角度分析了丙酸改性提高电石渣循环捕集CO_2性能的机理。相同循环次数条件下,丙酸改性电石渣快速反应阶段化学反应速率常数k和本阶段最终碳酸化转化率X_u均高于电石渣,碳酸化速率达到最大值时的时间t_0短于电石渣。丙酸改性电石渣碳酸化反应速率更快,能以一个较短的时间取得更高的碳酸化转化率。丙酸改性优化了煅烧后电石渣的孔隙结构,提高了20~100nm范围内的孔面积和比孔容,降低了扩散阻力,这是其表现优于电石渣动力学特性参数的原因。

CO_2捕集测试装置能量平衡分析

应用于火电厂的烟气CO_2捕集技术是能实现大规模降低CO_2排放的主要手段之一,然而CO_2捕集系统的高能耗制约了这一技术的应用和商业化推广。文中依托一套建于燃煤电厂的1000t/a的CO_2捕集试验装置的运行测试,对捕集系统进行了能量平衡分析,建立了热平衡方程,对热量输入与输出进行了计算与比较,计算结果验证了热平衡方程的准确性。此外考察了系统主要冷却换热器的冷却负荷分布,结果显示承担再生气冷凝功能的再冷换的冷却负荷占了全系统冷却负荷的54%。针对能量平衡分析中发现的主要问题,提出了从能量利用角度提高工艺性能的两项技术措施,提高系统能量利用率。

大规模碳捕集电站贫液CO_2负载率优化研究

针对燃煤电站CO2捕集能耗较高的问题,在统筹考虑大规模碳捕集燃煤电站汽水系统、脱碳单元和CO2多级压缩单元的相互影响下,对脱碳单元贫液CO2负载率进行了优化.结果表明:脱碳单元再生能耗随贫液CO2负载率的增大呈先减小后增大的趋势,且在贫液CO2负载率为0.26mol/mol时取得最小值;不同再生压力下,随着贫液CO2负载率的增大,脱碳单元的辅机泵功随之增大;在CO2捕集率保持不变的情况下,CO2压缩功几乎不随贫液CO2负载率的增大而发生变化;大规模碳捕集燃煤电站的供电效率随贫液CO2负载率的增大呈先提高后降低的趋势,在贫液CO2负载率为0.26mol/mol、再生压力为250Pa时取得最优值.

乙醇胺(MEA)法燃煤电厂CO_2捕集系统尾气二次污染分析

在某燃煤电厂用乙醇胺(MEA)作吸收剂进行了CO2燃烧后捕集中试,并对系统的排放物进行了分析。吸收塔尾气和再生气用GASMET烟气监测系统进行在线监测,可得到二者组分及含量。结合电厂烟气、连续监测系统(CEMS)数据及实验室溶液分析,根据烟气数据对MEA的挥发及降解情况作了研究,比较了系统前后烟气组分的变化,讨论其尾气对环境是否造成二次污染。试验结果表明:MEA在吸收塔中主要发生氧化降解,在再生塔中主要发生热降解,且溶剂损耗主要来自氧化降解和挥发;降解的主要产物为NH3和乙醛,二者在气体中含量变化情况与溶液中MEA浓度变化基本一致;预洗塔能除去原烟气中部分酸性气体。故CO2捕集系统可以进一步减少电厂净烟气中的原有污染物,但也会产生新的污染组分。新生成的污染物含量很少,符合国家标准,不会造成二次污染。

CO_2捕集的研究现状及钙基吸收剂的应用

温室气体CO_2是当今世界环境恶化的主要原因之一,近年来针对CO_2的捕集技术也相继被研究。磷石膏是湿法冶炼磷酸的副产物,具有产量大、微辐射性等特点,严重危害自然环境和人类健康。本文阐述二氧化碳捕集与封存(CCS)以及燃烧后捕集的三大方法的具体技术原理与特点,着重分析利用钙基吸收剂捕集CO_2的技术特点和优势,提出CO_2捕集技术的探索方向并指出利用磷石膏分解渣作钙基吸收剂矿化捕集CO_2的思路。当前对CO_2捕集的研究多停留在吸收剂捕集方面,单纯吸收剂虽吸收效果较好,但其成本较高。磷石膏分解渣作钙基吸收剂不仅有着良好的捕集效果,且解决了成本问题,实现了"以废制废"的思路。