基于熱泵技術(shù)的MEA法CO2捕集系統(tǒng)模擬分析.pdf

1、隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源消耗總量也在不斷增加。與此同時(shí)，化石燃料的燃燒排放導(dǎo)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(yán)重。燃煤電廠是CO2的集中排放源，分離捕集煙氣中的CO2對(duì)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(xué)吸收法在捕集電廠煙氣中CO2方面具有良好的推廣應(yīng)用潛力。MEA法具有吸收速度快、脫除效果好等顯著優(yōu)點(diǎn)，但其解吸再生所需能耗大、操作費(fèi)用高。因此，對(duì)

2、傳統(tǒng)CO2吸收解吸流程進(jìn)行節(jié)能研究以降低捕集費(fèi)用，具有較高的學(xué)術(shù)與工程指導(dǎo)實(shí)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(diǎn)，主要進(jìn)行了以下幾方面研究工作。
　　利用流程模擬軟件Aspen Plus對(duì)MEA法CO2捕集工藝流程進(jìn)行模擬分析。以某電廠排放的煙氣為模擬對(duì)象，建立了研究對(duì)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(fù)荷的影響因素，并得到了解吸塔底再沸器的熱負(fù)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(duì)該系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)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(jié)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(chǔ)上，提出了一套基于太陽能熱泵技術(shù)的MEA法CO2捕集系統(tǒng)，將太陽能熱泵技術(shù)引入到MEA法CO2捕集流程中，用太陽能貧液源熱泵復(fù)合系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱SLHP）提供解吸塔所需的全部解吸熱量。對(duì)三種CO2捕集系統(tǒng)的解吸能耗進(jìn)行了理論比較分析，研究分析表明相對(duì)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(duì)SLHP系統(tǒng)供熱流程進(jìn)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(jìn)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(jié)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(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)分析模型分別對(duì)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(fèi)用及電價(jià)進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果表明，相對(duì)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(fèi)用和電價(jià)都顯著降低。其中， SLHP系統(tǒng)供熱流程各項(xiàng)性能都優(yōu)于貧液源熱泵供熱流程。
　　本文采用軟件Aspen Plus對(duì)MEA基本流程、貧液源熱泵供熱流程和SLHP系統(tǒng)供熱流程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，并進(jìn)行了熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)性能計(jì)算分析。研究結(jié)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(fèi)用和電價(jià)最低，在捕集CO2方面體現(xiàn)