碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

作     者：韩冰 王子阳 田相峰 张克舫 巩亮 刘浩璇 HAN Bing;WANG Ziyang;TIAN Xiangfeng;ZHANG Kefang;GONG Liang;LIU Haoxuan

作者机构：国家能源集团龙源(北京)碳资产管理技术有限公司北京100034 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2023年第29卷第4期

页      面：121-128页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080702[工学-热能工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：龙源电力股份有限公司2021年科技资助项目(LY2021-5)。 

主　　题：MEA吸收法 碳捕集系统 MVR 节能 

摘      要：化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径,但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段,现有研究大多以软件模拟优化该流程,存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足,以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础,对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO_(2)热力学模型及MVR热泵设备数学模型,得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上,以最小等量解吸能耗为目标函数,对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果,在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时,对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明,最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO_(2)计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明,节能方案总投资为708.28万元,年净收益523.55万元,收益净现值为3449.2万元,投资动态回收期为1.5 a。