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主成分分析用于燃烧后碳捕集技术的综合评价

锅炉技术 2014年第2期45卷 44-48页

作者：李睿江苏省电力设计院江苏南京211102

燃烧后碳捕集技术是减少二氧化碳排放的一种重要技术。目前燃烧后碳捕集技术的主要有吸收法、吸附法和膜分离法3种实现方法,三者各具优缺点,因此需要通过综合评价来实现科学优选。首先从环保性能、经济性能和技术性能3个方面对3种燃烧... 详细信息

燃烧后碳捕集技术是减少二氧化碳排放的一种重要技术。目前燃烧后碳捕集技术的主要有吸收法、吸附法和膜分离法3种实现方法,三者各具优缺点,因此需要通过综合评价来实现科学优选。首先从环保性能、经济性能和技术性能3个方面对3种燃烧后碳捕集技术进行了定性评估。在定性评价结果数值化的基础上,采用主成分分析法对这3种燃烧后碳捕集技术进行了综合评价。评价结果表明,3种燃烧后碳捕集技术的综合得分由大到小依次是:吸收法>吸附法>膜分离法。其中,吸收法和吸附法的得分相近,是目前比较可行的燃烧后碳捕集技术,膜分离法具有对环境的负面影响小和能耗低的优点,极具开发潜力。

关键词：燃烧后碳捕集主成分分析吸收法吸附法膜分离法

基于燃烧后碳捕集的燃煤电厂热力系统集成优化研究

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基于燃烧后碳捕集的燃煤电厂热力系统集成优化研究

作者：邵文婧华北电力大学

学位级别：硕士

目前,燃煤电厂普遍采用化学醇胺法捕集CO,此方法具有捕集量大、吸收效率高、技术成熟等优势,但是碳捕集系统耗用了大量做功蒸汽,导致电厂发电效率下降达11%-15%。如何降低醇胺法碳捕集系统的能耗,提高燃煤-捕碳机组的整体发电效率,成为... 详细信息

目前,燃煤电厂普遍采用化学醇胺法捕集CO,此方法具有捕集量大、吸收效率高、技术成熟等优势,但是碳捕集系统耗用了大量做功蒸汽,导致电厂发电效率下降达11%-15%。如何降低醇胺法碳捕集系统的能耗,提高燃煤-捕碳机组的整体发电效率,成为了当前研究的重点。本文以某660MW基于燃烧后碳捕集的二次再热机组为例,基于EBSILON平台,模拟了在汽轮机中、低压缸连接管道处,抽汽直接向再沸器供汽以及抽汽先进入捕碳汽轮机再供汽的两种方案,比较得出加装捕碳汽轮机可提高全厂循环热效率。针对捕碳汽轮机的汽源位置选择,设计并搭建了一次再热冷段及热段、二次再热冷段及热段,四个新的供汽方案。通过EBSILON对捕碳汽轮机的汽源位置进行计算比较,并应用单耗分析法对系统能耗分布进行分析讨论,得出一次再热热段为碳捕集系统的最佳汽源位置,其全厂循环热效率为44.99%,比常规供汽方案高2.37%。以最佳供汽方案为基础,基于冷凝水回收塔顶气能量,提出两种利用换热器的塔顶气能量回收方案。经模拟计算,回收能量替代9#、10#低压加热器时机组热经济性最优,是最佳集成方案。该方案可使碳捕集机组的热效率提升0.27%。

关键词：燃烧后碳捕集二次再热机组捕碳汽轮机集成优化余热利用

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主成分分析用于燃烧后碳捕集技术的综合评价

气体净化 2014年第4期14卷 29-32页

作者：李睿江苏省电力设计院江苏南京211102

燃烧后碳捕集技术是减少二氧化碳排放的一种重要技术。目前燃烧后碳捕集技术的主要有吸收法、吸附法和膜分离法种实现方法，三者各具优缺点，因此需要通过综合评价来实现科学优选。首先从环保性能、经济性能和技术性能三个方面对3种燃... 详细信息

燃烧后碳捕集技术是减少二氧化碳排放的一种重要技术。目前燃烧后碳捕集技术的主要有吸收法、吸附法和膜分离法种实现方法，三者各具优缺点，因此需要通过综合评价来实现科学优选。首先从环保性能、经济性能和技术性能三个方面对3种燃烧后碳捕集技术进行了定性评估。在定性评价结果数值化的基础上，采用主成分分析法对这3种燃烧后碳捕集技术进行了综合评价。评价结果表明，3种燃烧后碳捕集技术的综合得分由大到小依次是：吸收法〉吸附法〉膜分离法。其中，吸收法和吸附法的得分相近，是目前比较可行的燃烧后碳捕集技术，膜分离法具有对环境的负面影响小和能耗低的优点，极具开发潜力。

关键词：燃烧后碳捕集主成分分析吸收法吸附法膜分离法

基于天然气联合循环发电厂CO_(2)捕集与选择性废气再循环的Exergy分析

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华南师范大学学报（自然科学版） 2023年第3期55卷 1-8页

作者：张振东唐佑宁伍卓汉上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 马来西亚南安普顿大学工程与物理科学学院马来西亚伊斯甘达经济特区79100

通过将选择性废气再循环(S-EGR)与联合循环的集成实现CO_(2)的捕集和循环,以获得更高的系统运行效率。基于实际联合循环电厂的运行数据,探究了选择性废气再循环S-EGR集成对实际联合循环和碳捕集系统的影响。结果表明:S-EGR集成后分别提... 详细信息

通过将选择性废气再循环(S-EGR)与联合循环的集成实现CO_(2)的捕集和循环,以获得更高的系统运行效率。基于实际联合循环电厂的运行数据,探究了选择性废气再循环S-EGR集成对实际联合循环和碳捕集系统的影响。结果表明:S-EGR集成后分别提升碳捕集和联合循环Exergy效率6.9%和1.3%;燃烧室是联合循环中Exergy损失最大的部件,占比44.8%,其次是蒸汽轮机、凝汽器和余热锅炉,造成Exergy损失的主要原因是温差;碳捕集单元与联合循环集成后,热效率和Exergy效率都在S-EGR循环比为10%时达到峰值后逐渐降低。

关键词：联合循环燃烧后碳捕集选择性废气再循环 Exergy分析

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太阳能辅助烟气碳捕集系统能量特性研究

太阳能辅助烟气碳捕集系统能量特性研究

作者：杨嘉程中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

我国最主要的碳排放由火力发电厂中煤炭燃烧产生,碳减排迫在眉睫。近些年来碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为可实现大规模减排CO的最可行技术之一受到广泛关注,其中以醇胺法为代表的化学吸收法燃烧后碳捕集工艺脱碳效果较好,对现有... 详细信息

我国最主要的碳排放由火力发电厂中煤炭燃烧产生,碳减排迫在眉睫。近些年来碳捕集、利用与封存（CCUS）技术作为可实现大规模减排CO的最可行技术之一受到广泛关注,其中以醇胺法为代表的化学吸收法燃烧后碳捕集工艺脱碳效果较好,对现有的燃煤电厂改造较少,广泛应用于工艺示范和工业项目中。燃烧后碳捕集最大的工艺壁垒在于碳捕集能耗过高,CO的解吸过程需要消耗大量热能,传统工艺使用电厂蒸汽提供能量,大幅度降低电厂出力。研究人员提出了使用太阳能集热提供解吸能量的耦合方式,具有一定的技术可行性。本课题针对太阳能辅助烟气碳捕集系统,进行分析和计算,探究耦合系统的能量特性。本文首先对太阳能辅助碳捕集的技术特点和研究现状进行综述,分别从碳捕集系统、太阳能集热系统和燃煤电厂端进行分析,介绍耦合系统的理论基础和评价方法,理清研究思路。然后基于某电厂300MW燃煤机组的实际运行数据,进行100万吨CO/年烟气燃烧后碳捕集系统模拟,对碳捕集造成的能量惩罚进行计算。若CO单位再生能耗取2.8GJ/t CO,机组发电功率下降22.709MW,循环热效率降低3.490%。耦合系统的热力学性能随碳捕集量和CO单位再生能耗的升高而降低。在碳捕集基础上使用槽式太阳能集热提供热量,提出三个耦合方案,分别使用太阳能集热给高压给水、低压给水和再沸器供热,这三种方案都具备热力学可行性。其中太阳能给高压给水加热的能量利用率最高,能量转换效率为37.949%,环境因素会影响集热功率,进而影响耦合系统的稳定性,需要加入调节装置。最后使用储罐调整太阳能集热器的进出口工质流量,使耦合系统运行稳定的同时调节能量输出。分别使用导热油和熔融盐进行储热,在模拟工况下,系统出力保持稳定,导热油直接储热方案能量转换效率约为34.782%,太阳能平均利用率约为20.315%。熔融盐双罐间接储热方案能量转换效率约为35.075%,太阳能平均利用率约为18.704%。

关键词：燃烧后碳捕集太阳能槽式集热器燃煤电厂能量计算

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燃煤电厂CO_(2)捕集技术研究

上海节能 2023年第12期 1865-1869页

作者：孟磊张力元何镇翔国电电力双维内蒙古上海庙能源有限公司

CO_(2)作为主要的温室气体之一,其大量排放对环境和生活造成了一定的影响。在“碳达峰、碳中和”的目标下,急需开发有效的CO_(2)捕集技术。详细介绍了CO_(2)的三种捕集技术:燃烧前碳捕集、燃烧中碳捕集和燃烧后碳捕集。其中燃烧后碳捕... 详细信息

CO_(2)作为主要的温室气体之一,其大量排放对环境和生活造成了一定的影响。在“碳达峰、碳中和”的目标下,急需开发有效的CO_(2)捕集技术。详细介绍了CO_(2)的三种捕集技术:燃烧前碳捕集、燃烧中碳捕集和燃烧后碳捕集。其中燃烧后碳捕集技术包含吸附法、吸收法、膜分离法和低温分离法。

关键词：燃煤电厂 CO_(2) 燃烧前碳捕集富氧燃烧技术燃烧后碳捕集

太阳能辅助燃煤电厂碳捕集的热力系统优化研究

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太阳能辅助燃煤电厂碳捕集的热力系统优化研究

作者：高凯旋华北电力大学

学位级别：硕士

环境问题和能源问题是目前国际上亟待解决的重要课题,我国煤炭燃烧占二氧化碳排放量的76.8%,其中火力发电的碳排放量约占全国总量的38%,碳捕集技术是解决火力发电碳排放量大的一项有效措施,发展前景广泛。太阳能作为清洁能源之一,在我... 详细信息

环境问题和能源问题是目前国际上亟待解决的重要课题,我国煤炭燃烧占二氧化碳排放量的76.8%,其中火力发电的碳排放量约占全国总量的38%,碳捕集技术是解决火力发电碳排放量大的一项有效措施,发展前景广泛。太阳能作为清洁能源之一,在我国产量丰富,是最理想的外部清洁能源,国家相关政策也表明,未来能源行业的发展将着重于可再生的清洁能源。本文以1000MW燃煤机组为参考对象,增设碳捕集系统,对电厂排放的CO进行捕集,由于增设碳捕集系统造成的能量惩罚巨大,所以提出太阳能辅助燃煤电厂碳捕集的方案,由太阳能集热场代替燃煤电厂给碳捕集系统供能,弥补能量损失。提出六种碳捕集系统的供汽方式,利用EBSILON热平衡计算软件对所提方案进行仿真计算,并对结果进行热力学性能的分析,发现当采用二次再热冷段供汽时,机组的循环热效率是六种抽汽方案中最高的,为44.06%,CO排放率最低,低至122.06g/(k W×h),发电标准煤耗率以及热耗率都是最低。在二次再热冷段供汽的方案基础上,提出三种太阳能辅助燃煤电厂进行碳捕集的方案,经过计算得出太阳能给高加供能的方案使燃煤电厂的CO排放率降低了594.87g/(k W×h),脱碳率达到了85%。太阳能辅助燃煤-碳捕集系统在燃煤-碳捕集系统的基础上机组出力增加了237.449MW,循环热效率提高了9.59个百分点,CO排放率降低了21.83g/(k W×h)。引入投资节煤比、平均化太阳能捕碳成本以及平准化发电成本等经济性指标评价系统的经济性能。为了分析系统的能量分布,评估系统能量利用的合理性,本文采用(火用)平衡分析法对集成方式进行评价。结果表明,锅炉的(火用)损在燃煤机组和燃煤-捕碳机组中最大,占整机(火用)损的90%以上,同时(火用)效率是最低的。引入太阳能集热场之后,太阳能集热场的(火用)效率最低,(火用)损是除锅炉之外最大的。而对太阳能集热场来说,方案Ⅰ的(火用)效率最高,认为对太阳能的利用最为合理。

关键词：燃烧后碳捕集太阳能 LCOE (火用)分析

燃烧后二氧化碳捕集系统的全生命周期环境评价

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燃烧后二氧化碳捕集系统的全生命周期环境评价

作者：吴佳阳浙江大学

学位级别：硕士

燃烧后二氧化碳捕集系统能够大幅度减少电厂排放的二氧化碳,进而降低温室效应潜能。但是在增加捕集系统的过程中由于设备建设,能耗和化学品需求的提升,会导致在酸化、富营养化、臭氧层破坏等方面对环境带来新的负担。本文对针对燃烧后... 详细信息

燃烧后二氧化碳捕集系统能够大幅度减少电厂排放的二氧化碳,进而降低温室效应潜能。但是在增加捕集系统的过程中由于设备建设,能耗和化学品需求的提升,会导致在酸化、富营养化、臭氧层破坏等方面对环境带来新的负担。本文对针对燃烧后二氧化碳捕集系统进行全生命周期环境评价,探究不同吸收剂对环境的影响较及合适的运行参数和工艺。此外,将碳捕集系统与电厂进行耦合,评价基于煤电链的CCS系统在不同二氧化碳处置的路径中对环境的影响。基于在运行的10万吨/年燃烧后二氧化碳捕集示范系统实际建设及运行数据,创新性地探究了使用新型复合胺吸收剂时的全生命周期环境评价,并与传统的单乙醇胺吸收剂对比。根据结果,虽然直接排放变为原来的11%,但实际运行的示范系统全生命周期温室气体减排率仅达45%-51%。捕集过程的电耗、热耗以及压缩过程的电耗是对环境影响最主要的部分,占比达76%以上,运行过程的吸收剂消耗和废物处理过程占的影响小于5%。对比两种吸收剂,复合胺表现均优于单乙醇胺10-20%,尤其是在人类毒性这一项,达到了 33%。全生命周期总能耗也较后者降低15.8%。基于Aspen Plus和自建的胺吸收剂降解、废物处理模型,探究单乙醇胺、新型复合胺及哌嗪三种吸收剂在10万吨/年的规模下全生命周期的环境、能耗以及水耗评价。整体的环境效益复合胺吸收剂最优;能耗和温室效应方面哌嗪最优,直接能耗占总能耗约500%。水耗上复合胺吸收剂与哌嗪相当,直接水耗占总水耗的44%。对系统进行运行参数和工艺优化,得出贫液负荷、再生塔压力、烟气温度、捕集率对系统的能耗、水耗以及环境评价有着显著影响。级间冷却和富液分级流工艺分别使得系统的温室效应较基准情况下降2.7%和2.5%。基于中国的清单数据探究了基于煤电链的超超临界电厂在安装CCS系统前后的环境影响,选用的吸收剂为经过运行参数和工艺优化的复合胺吸收剂,结果显示,虽然电厂效率下降百分之10.1%,但是度电排放的温室效应下降59%,综合所有环境效应可以发现在安装CCS系统后生产每度电点所产生的环境影响更为友好,但是在能耗方面上升33.4%,水耗方面上升92.70%。此外,影响评价结果还显示出煤炭开采环节对环境影响起主导作用。本文还探究了用C02利用替代封存的影响,驱油情景使得大部分环境评价降低50%-10%,矿化使温室效应潜力降低30.8%,但是带来了酸化、富营养化潜力等环境评价指标的少量提升。

关键词：燃烧后碳捕集 CCS 全生命周期评价二氧化碳温室效应能耗水耗

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CCUS技术水耗研究及其应用潜力分析

CCUS技术水耗研究及其应用潜力分析

作者：陈起阳浙江大学

学位级别：硕士

应用CO捕集、利用与封存技术(CCUS)可以有效控制全球温升,但二氧化碳的捕集需要消耗大量的能量和资源,对当地造成一定的资本和水资源压力。本文通过对不同燃烧后碳捕集技术、直接空气捕集技术的建模,以及胺捕集技术新型吸收剂的测试、... 详细信息

应用CO捕集、利用与封存技术(CCUS)可以有效控制全球温升,但二氧化碳的捕集需要消耗大量的能量和资源,对当地造成一定的资本和水资源压力。本文通过对不同燃烧后碳捕集技术、直接空气捕集技术的建模,以及胺捕集技术新型吸收剂的测试、变湿再生技术工业示范装置的测试,得到并分析了不同CCUS技术的成本、水耗相关参数,并引入了综合指标评价模型进行水资源承载力的分析。基于IECM对胺捕集、膜分离、变压再生(PSA)、变温再生(TSA)四种燃烧后二氧化碳捕集技术进行建模分析。结果显示膜分离技术与PSA技术的水耗较低,胺捕集技术和膜分离技术的减排成本较低。通过对新型吸收剂的测试和冷却工艺优化,并进一步代入IECM模型,结果显示在工业应用的场景下,采用新型MDEA/PZ吸收剂的减排成本相较于MEA降低24%,水耗增量相对较低36%。基于乌鲁木齐、榆林、天津、上海和福州五个具有不同水资源丰裕度城市的气候条件、当地水资源供给、利用情况,分析认为榆林地区对于碳捕集技术应用的敏感性较高,较高的地区用水的集约度会增加碳捕集技术应用的敏感性。对于除榆林外的其他城市,选用膜分离技术或胺捕集技术对当地水资源可持续性的影响没有显著差异。通过对高温碱液技术、固体胺吸附技术两种直接空气二氧化碳捕集技术的建模,及变湿再生技术工业示范装置的测试分析,得到运行阶段的碳捕集成本约22.2-161.5$/t CO、水耗约1.7-109.3t HO/t CO。水耗约较高的吸收(附)过程降压将显著增加捕集过程的能耗。

关键词：燃烧后碳捕集直接空气捕集成本水耗水资源承载力