基于Ca-Cu Looping的燃烧后碳捕集系统的过程模拟和分析

新发展的基于CaO/CaCO_3-CuO/Cu颗粒体系的钙-铜循环(Ca-Culooping)利用CuO与燃料的放热反应来提供CaCO_3煅烧所需的热量,有望降低碳捕集成本和能耗.通过组织颗粒的循环方式,可以获得3种钙-铜循环模式:碳酸化-煅烧/还原-氧化-碳酸化、碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化、碳酸化/氧化-煅烧/还原-碳酸化/氧化.本文利用流程模拟软件AspenPlus对3种钙-铜循环燃烧后碳捕集系统进行过程模拟、参数优化和分析,并与常规的钙循环系统进行比较.发现碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化循环的碳酸化转化率最高,达到81.44%;钙-铜循环中煅烧反应器运行在常压、820℃,钙循环中煅烧反应器运行在常压、840℃时,可实现完全转化;钙循环对燃料和空气的需求量均低于钙-铜循环;对于钙-铜循环,3种循环模式所需铜钙比(Cu/Ca摩尔比)为5.13～5.19,比值相近.分析结果显示,损最大处发生在煅烧反应器中,基于碳酸化-氧化-煅烧/还原-碳酸化的钙-铜循环系统的效率最高,可达65.04%,与常规钙循环系统相比,效率提高了约30%.