基于熱泵技術的MEA法CO2捕集系統(tǒng)模擬分析.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源消耗總量也在不斷增加。與此同時，化石燃料的燃燒排放導致大氣中二氧化碳（CO2）的濃度逐漸增大，全球氣候變暖日益嚴重。燃煤電廠是CO2的集中排放源，分離捕集煙氣中的CO2對控制CO2的排放量尤為重要。作為一種成熟的CO2脫除工藝，以“一乙醇胺（MEA）”為吸收劑的化學吸收法在捕集電廠煙氣中CO2方面具有良好的推廣應用潛力。MEA法具有吸收速度快、脫除效果好等顯著優(yōu)點，但其解吸再生所需能耗大、操作費用高。因此，對

2、傳統(tǒng)CO2吸收解吸流程進行節(jié)能研究以降低捕集費用，具有較高的學術與工程指導實踐意義。本課題以降低MEA法捕集煙氣中CO2系統(tǒng)的解吸能耗為出發(fā)點，主要進行了以下幾方面研究工作。
　　利用流程模擬軟件Aspen Plus對MEA法CO2捕集工藝流程進行模擬分析。以某電廠排放的煙氣為模擬對象，建立了研究對象的MEA法CO2捕集系統(tǒng)模型，分析了系統(tǒng)物流參數(shù)、解吸塔內(nèi)溫度分布情況和再沸器熱負荷的影響因素，并得到了解吸塔底再沸器的熱負荷值，為

3、基于該流程的其它系統(tǒng)的模擬分析提供有力的參考依據(jù)。
　　基于MEA法CO2捕集工藝流程的節(jié)能研究，闡述了貧液源熱泵供熱的CO2捕集系統(tǒng)，并利用Aspen plus軟件對該系統(tǒng)進行流程模擬。分析了系統(tǒng)物流參數(shù)和解吸塔內(nèi)溫度分布情況，研究表明解吸塔內(nèi)溫度分布比較均勻，利于CO2解吸過程的快速進行；得到了貧液源熱泵供熱的CO2捕集系統(tǒng)的解吸能耗值，結果表明貧液源熱泵供熱流程可以降低55.80％的系統(tǒng)解吸能耗。
　　在貧液源熱泵供熱

4、流程基礎上，提出了一套基于太陽能熱泵技術的MEA法CO2捕集系統(tǒng)，將太陽能熱泵技術引入到MEA法CO2捕集流程中，用太陽能貧液源熱泵復合系統(tǒng)（簡稱SLHP）提供解吸塔所需的全部解吸熱量。對三種CO2捕集系統(tǒng)的解吸能耗進行了理論比較分析，研究分析表明相對于貧液源熱泵供熱流程而言，SLHP系統(tǒng)供熱流程具有更低的解吸能耗值。
　　利用Aspen plus軟件對SLHP系統(tǒng)供熱流程進行模擬，分析了系統(tǒng)物流參數(shù)和解吸塔內(nèi)溫度分布情況，研究表

5、明解吸塔內(nèi)溫度分布更為均勻，更有利于CO2解吸過程的快速進行；得到了SLHP系統(tǒng)供熱模式的CO2捕集系統(tǒng)的解吸能耗值，結果表明SLHP系統(tǒng)供熱流程可以降低63.80%的系統(tǒng)解吸能耗。
　　采用熱力學和經(jīng)濟學分析模型分別對MEA基本流程、貧液源熱泵供熱流程和SLHP系統(tǒng)供熱流程捕集CO2后電廠的熱效率、CO2捕集費用及電價進行了計算分析，結果表明，相對于MEA基本流程而言，貧液源熱泵供熱流程和SLHP系統(tǒng)供熱流程捕集 CO2后的電廠

6、熱效率分別提高了8.32%和9.51%，CO2捕集費用和電價都顯著降低。其中， SLHP系統(tǒng)供熱流程各項性能都優(yōu)于貧液源熱泵供熱流程。
　　本文采用軟件Aspen Plus對MEA基本流程、貧液源熱泵供熱流程和SLHP系統(tǒng)供熱流程進行數(shù)值模擬分析，并進行了熱力學和經(jīng)濟學性能計算分析。研究結果表明，SLHP系統(tǒng)供熱模式的CO2捕集系統(tǒng)的解吸能耗最低，且使得捕集CO2后的電廠熱效率最高， CO2捕集費用和電價最低，在捕集CO2方面體現(xiàn)