基于低溫凝華法的二氧化碳捕集技術(shù)研究.pdf

1、⑧論文作者簽名：盤銎望指導(dǎo)教師簽名：—一論文評(píng)閱人1：評(píng)閱人2：評(píng)閱人3：評(píng)閱人4評(píng)閱人5：答辯委員會(huì)主席：委員1：委員2：委員3：委員4委員5：方夢(mèng)祥教授浙江大學(xué)姜周曙教授杭州電子科技大學(xué)丁懷況研究員高工中電十六所姜周曙教授杭州電子科技大學(xué)蔣寧副教授浙江工業(yè)大學(xué)答辯日期：浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要碳捕集與封存技術(shù)(CarbonCaptureandStorage，CCS)對(duì)于減少碳排放，進(jìn)而減緩全球溫室效應(yīng)具有重要意義。當(dāng)前對(duì)于C02

2、捕集技術(shù)的研究大多集中于吸收法和吸附法，而低溫液化分離C02則被普遍認(rèn)為只適用于C02濃度較高的情況。事實(shí)上，低溫下通過凝華的方法對(duì)C02進(jìn)行捕集也具有一定的優(yōu)勢(shì)。本文中首先通過對(duì)EngineeringEquationSolver(EES)計(jì)算軟件中C02熱力學(xué)性質(zhì)的研究，并對(duì)比其他學(xué)者所采用的C02熱物性計(jì)算方法，掌握了在不同溫區(qū)下C02的熱力學(xué)性質(zhì)及其計(jì)算方法?；贓ES計(jì)算軟件，計(jì)算并對(duì)比了低溫液化分離和凝華分離C02的優(yōu)劣勢(shì)以及

3、其適用性，發(fā)現(xiàn)雖然在相同C02初始濃度下液化分離所需的制冷量更少，但由于液化分離過程需要較高的壓力，引入了額外的能耗。在掌握C02的熱力學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)之上，本文設(shè)計(jì)了基于逆布雷頓循環(huán)的低溫法碳捕集流程，計(jì)算分析了各部件工況對(duì)于系統(tǒng)能耗的影響，并對(duì)比了單壓縮單膨脹流程與單壓縮雙膨脹流程的能耗情況。發(fā)現(xiàn)與直接凝華相比，采用基于逆布雷頓循環(huán)的捕集流程能夠顯著降低制冷能耗，通過多途徑的能量回收減少了壓縮機(jī)功耗的影響，并且單壓縮雙膨脹流程比單壓縮單

4、膨脹流程更加節(jié)能。為進(jìn)一步探究低溫下N2／C02二元系混合氣體中C02的凝華機(jī)理，本文設(shè)計(jì)并搭建了C02凝華可視化實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)裝置由供氣和預(yù)冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及測(cè)量與控制系統(tǒng)等部分組成。實(shí)驗(yàn)中采用冷氮?dú)庾鳛槔湓磳?shí)現(xiàn)C02的凝華，并引入了可視化的研究手段，借助內(nèi)窺鏡對(duì)凝華過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，以研究不同條件下的二氧化碳凝華特性，為C02凝華機(jī)理的數(shù)值模擬研究奠定了基礎(chǔ)。在初步試驗(yàn)過程中，系統(tǒng)被冷卻至一定溫度之后通入C02，經(jīng)過一段時(shí)間可視流