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发电技术 2023年第5期44卷 667-673页

作者：翟融融魏清冯凌杰孙舸洵华北电力大学能源动力与机械工程学院北京市昌平区102206

针对燃煤机组燃烧后脱碳能耗高的问题,基于膜冷凝器对烟气中低品位热的回收潜力,提出一种耦合膜冷凝器的碳捕集新系统。运用化工流程模拟软件Aspen plus,以Tarong常规碳捕集系统为参照,对比分析膜冷凝器用于流程改造前后碳捕集冷热负荷... 详细信息

针对燃煤机组燃烧后脱碳能耗高的问题,基于膜冷凝器对烟气中低品位热的回收潜力,提出一种耦合膜冷凝器的碳捕集新系统。运用化工流程模拟软件Aspen plus,以Tarong常规碳捕集系统为参照,对比分析膜冷凝器用于流程改造前后碳捕集冷热负荷变化,为装置的设计和运行提供依据。在碳捕集率为90%时,相比常规碳捕集系统4.341 MJ/kg CO_(2)的再生能耗,新系统再生能耗降低到4.275MJ/kgCO_(2)。通过改变新系统的关键参数发现:膜冷凝器进出口烟温和CO_(2)捕集率一定时,烟气水回收率增加,再生能耗降低;膜冷凝器出口烟温、烟气水回收率和CO_(2)捕集率一定时,入口烟温增加,再生能耗降低。此外,冷负荷随水回收率的增大而减小,随热回收量的增大而增大。

关键词：碳捕集醇胺溶液膜冷凝器再生能耗

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膜冷凝器回收烟气水热的碳捕集系统与燃煤机组集成优化

膜冷凝器回收烟气水热的碳捕集系统与燃煤机组集成优化

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作者：魏清华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

目前,人类在生产活动中大量使用化石燃料,排放大量CO2,造成全球气温上升。基于乙醇胺的二氧化碳吸收是多年来商业化的最成功的燃烧后碳捕集技术。醇胺溶液再生需要的热量源自燃煤机组的抽汽,这会减少用于做功的蒸汽量,降低输出功率,增... 详细信息

目前,人类在生产活动中大量使用化石燃料,排放大量CO2,造成全球气温上升。基于乙醇胺的二氧化碳吸收是多年来商业化的最成功的燃烧后碳捕集技术。醇胺溶液再生需要的热量源自燃煤机组的抽汽,这会减少用于做功的蒸汽量,降低输出功率,增加发电成本。此外,碳捕集流程中有冷凝冷却装置,会消耗大量冷却水。降低碳捕集热耗,提升机组热效率并减少水耗是当前研究的重点内容。针对醇胺吸收法再生能耗高的问题,本文基于膜冷凝器对烟气中低品位热的回收潜力,提出一种耦合膜冷凝器的碳捕集系统,并用Aspen模拟建模。在采用膜冷凝器回收烟气水热后,相比常规碳捕集系统4.341MJ/kg CO2的再生能耗,新系统再生能耗降低到4.275MJ/kg CO2。改变新系统的水热回收参数发现:膜冷凝器烟气水回收率增加,再生能耗降低;膜冷凝器入口烟温增加,再生能耗降低。此外,冷负荷随水回收率的增大而减小,随入口烟温的增大而增大。针对燃煤机组燃烧后脱碳能耗高且冷却水需求大的问题,提出了一种新型集成方案,并用Ebsilon模拟建模。将改进后的碳捕集系统与机组的集成方式由简单集成变为新型集成后,脱碳机组汽轮机输出功由510.719MW增至593.850MW,热效率增加6%,（火用）效率增加5.85%,节约冷却水量为由0增至1497.12kg/s。改变新型集成方案下的水热回收参数发现:膜冷凝器烟气水回收率增加,汽轮机输出功增加;膜冷凝器入口烟温增加,汽轮机输出功增加。节约水量随烟气水回收率增大而减小,随入口烟温增大而增大。

关键词：燃煤电站碳捕集膜冷凝器热力性能分析 (火用)分析

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燃煤机组烟气水分回收系统设计与运行最优化

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动力工程学报 2023年第2期43卷 151-157,213页

作者：贾晨辉刘培李政清华大学能源与动力工程系电力系统国家重点实验室北京100084

采用陶瓷复合膜冷凝器进行燃煤机组烟气水分回收时会存在燃煤机组发电负荷波动范围大的问题,为此提出一种基于情景的设计-运行两阶段最优化方案,通过考虑机组负荷波动特征,生成一组带有概率的情景,以整个寿命周期内总投资和运行成本最... 详细信息

采用陶瓷复合膜冷凝器进行燃煤机组烟气水分回收时会存在燃煤机组发电负荷波动范围大的问题,为此提出一种基于情景的设计-运行两阶段最优化方案,通过考虑机组负荷波动特征,生成一组带有概率的情景,以整个寿命周期内总投资和运行成本最低为目标函数,获得最优的陶瓷复合膜冷凝器的设计和运行方案。最后,以某330 MW燃煤机组为案例进行计算。结果表明:与仅基于额定负荷优化的参考方案相比,基于情景的设计-运行两阶段最优化方案可使膜面积减小3%,总成本节省8%,其中投资成本降低3%,运维成本降低12%。

关键词：膜冷凝器燃煤机组水分回收两阶段最优化系统集成

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基于疏水膜技术的CO2热再生塔顶再生气的余热回收研究

基于疏水膜技术的CO2热再生塔顶再生气的余热回收研究

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作者：徐立强华中农业大学

学位级别：硕士

对沼气进行提纯净化,可获得生物天然气,缓解天然气供需矛盾。在众多沼气提纯技术中,CO化学吸收法因技术成熟、产品气CH纯度高等优势而倍受关注。但化学吸收法存在CO分离成本高的问题亟待解决,尤其是富CO吸收剂溶液(简称富液)的再生能耗... 详细信息

对沼气进行提纯净化,可获得生物天然气,缓解天然气供需矛盾。在众多沼气提纯技术中,CO化学吸收法因技术成熟、产品气CH纯度高等优势而倍受关注。但化学吸收法存在CO分离成本高的问题亟待解决,尤其是富CO吸收剂溶液(简称富液)的再生能耗高,其可占总能耗的60%以上。在CO化学吸收工艺的热再生部分,再生塔顶所排出的再生气(CO和HO(g)混合气)携带大量的饱和水蒸气,且温度较高,携带大量潜热,而该部分热量通常会被再生塔外的外部循环冷却水带走,造成热量浪费。因此,回收此部分热量,将会有助于再生能耗的降低。本论文以系统传热通量为主要指标,探讨了疏水的聚四氟乙烯(PTFE)膜换热器和亲水的聚醚醚酮(PEEK)膜换热器的余热回收性能,并对关键参数影响及膜排列组合模式进行了研究,结论如下:在疏水膜换热器和亲水膜换热器的研究中,采用冷富液作为再生气余热回收介质,以传热通量和传质通量为主要考察指标,探讨了乙醇胺(MEA)富液流量、富液进口温度、MEA溶液质量分数及再生气流量和HO(g)摩尔分率等参数的影响,评价了孔径为100 nm、200 nm和450 nm的PTFE疏水膜换热器和孔径为5 nm、20nm和100 nm的PEEK亲水膜换热器对再生气余热的回收性能。结果表明,无论是PTFE膜,还是PEEK膜,增加富液流量和降低富液进口温度均将大幅增加系统的热质传递性能,而改变MEA溶液质量分数对系统的水热传递影响不大。但值得注意的是,富液分流比应不超过30%。增加再生气流量,有助于提高系统的传热传质通量。再生气中HO(g)含量越高,余热回收中气相侧水蒸气冷凝速率越大,系统热质传递性能越好。另外,膜孔径越大,PTFE和PEEK膜的余热回收率越高。在试验的基础上,论文构建了孔径为100 nm的PTFE疏水膜换热器和PEEK亲水膜换热器的水热回收经验关联模型。发现模拟计算得到的水回收通量和总传热通量与试验所得的基本一致,其平均绝对百分比误差(MAPE)均在10%以内,表明模型具有良好的精度。在不同组合模式的平板膜余热回收性能研究试验中,对四种不同的膜串联组合模式进行了研究,即前置疏水膜换热器与后置亲水膜换热器串联(模式A)、疏水膜换热器与疏水膜换热器串联(模式B)、前置亲水膜换热器与后置疏水膜换热器(模式C)及亲水膜换热器和亲水膜换热器串联(模式D),并深入研究了液相流量、温度、MEA质量分数以及再生气体流量和HO摩尔分率等参数的影响。结果显示,增加气液两相流量均有助于提升系统传质传热性能,增加HO(g)摩尔分率也会促进水热回收,但增加MEA质量分数和富液进口温度会导致系统热质传递性能下降。并且在所有参数下,模式A均表现出最佳的换热性能,如富液流量为0.72L/h时,模式A的传热通量为18.81 MJ/(m·h),而模式B、模式C和模式D分别为16.53MJ/(m·h)、15.17 MJ/(m·h)和15.01 MJ/(m·h)。此外优化分流方式,采用气液均不分流、液相分流而气相不分流和气相分流而液相不分流三种分流方式。气液均不分流换热性能最好,最高达到42.01 MJ/(m·h),其水蒸气中潜热回收实现最大化。

关键词： CO2化学吸收 CO2再生膜冷凝器余热回收

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