胺法捕集燃煤电厂烟气中CO_2的试验与模拟

介绍了CO_2循环吸收解吸实验台。采用新型混合有机胺CO_2吸收剂,在该实验台上进行了长期稳定运行试验,并应用AMSIM软件进行了系统模拟。结果表明,该实验台可以达到12 h以上长时间稳定运行,实现了模拟烟气和吸收剂的稳定循环。由于试验过程中不添加新的吸收剂和水,随着吸收剂循环时间的增加,CO_2脱除效率缓慢下降,但500 h后仍可达83%。试验运行结果和模拟结果达到了较好的吻合。     

针对现役机组的CO_2捕集系统优化集成

本文在深入分析国内已建电站CO_2捕获性能及能耗分布特点的基础上,就国内600 MW燃煤碳捕获电站普遍存在的能耗高等问题提出了系统集成优化方案.该方案通过汽水系统与脱碳流程的有效集成,实现了余压和中低温热的有效利用,同时降低了化学吸收法脱碳流程对汽水系统安全性的冲击.根据本文的分析,最终可实现现役600 MW电厂加入CO_2捕获系统后,全厂效率提高4个百分点左右.本文提出的思路和方法,为CO_2大规模减排,脱碳电站效率提高提供了一些新的思路和学术见解.     

电站汽水流程与CO_2捕集系统的优化集成

针对燃煤机组燃烧后脱碳遇到的能耗高、成本大等问题,本文提出一种新型电站汽水流程与C02捕集系统集成方法。该方法通过蒸汽引射器利用高压蒸汽提高低压蒸汽品质,回收高压蒸汽余压;通过部分再沸器疏水打循环的方式回收蒸汽余热;通过脱碳单元低品位热量加热凝结水的方式回收脱碳单元部分余热。结果表明,相较无集成脱碳系统,新集成系统在成本仅增加约0.25%的条件下,机组净出功增加117.56 MW,能效惩罚降低5.32个百分点,最终机组发电成本下降16.72%,CO_2减排成本降低35.79%,实现了用较少投资获得较大收益的目标。     

燃煤发电CO2捕集系统协调预测控制

基于化学吸附的燃烧后CO2捕集技术是最具应用前景的燃煤电站脱碳方法。然而,捕集系统与电站之间存在强烈的相互干扰,增大了整体系统控制的难度。为此,本文提出一种燃煤发电CO2捕集整体系统协调预测控制策略。为燃煤电站机炉系统和捕集系统分别设计预测控制器,并将当前及未来估计的汽机抽汽流量和烟气流量作为前馈信号送入预测控制器,以此实现两套系统间的相互协调和深度结合。仿真结果验证了所提方法的优越性和有效性。     

Cl对钙基吸收剂捕集CO_2性能的影响

在分析纯CaCO_3中浸渍添加Cl,利用双固定床反应器和热重分析仪研究了Cl对CaCO_3循环捕集CO_2性能的影响。结果表明:Cl/Ca摩尔比大于0.25:100时,随Cl/Ca摩尔比继续增加,吸收剂循环碳酸化转化率迅速降低.当Cl/Ca摩尔比为4:100时,经5次循环后吸收剂基本失去循环捕集CO_2活性.吸收剂化学反应控制阶段的碳酸化速率和碳酸化转化率均随Cl/Ca摩尔比增加而降低,Cl对吸收剂扩散控制阶段碳酸化速率影响不大.添加Cl后,吸收剂烧结加剧,孔隙坍塌堵塞更加严重,比孔容和比表面积均减小,导致吸收剂循环碳酸化转化率降低。     

O_2/CO_2气氛燃煤半焦孔隙特性分析

在沉降炉上制备了不同燃烧气氛、不同燃尽程度的半焦,采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形态.结果表明,所取的半焦试样均具有完整且连续的孔结构体系;但在相同的操作条件下,O_2/CO_2气氛下半焦试样的孔结构参数及其分形维数均小于相同O_2浓度的O_2/N_2气氛下的情况;两种气氛下煤焦的燃尽过程中,孔隙结构参数(S_(BET)、V_(BJH)和d_(pore))随燃尽率的增加均呈减小趋势;SEM图像的定性分析结果与N_2吸附的定量测量吻合较好.研究结果为深入认识O_2/CO_2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础.     

CO_2捕集过程中钙基吸收剂吸碳反应本征动力学

本文通过严格控制实验条件,消除内扩散和外扩散的影响,对两种CaO质量分数均为75%的合成钙基吸收剂进行了本征动力学实验。通过晶粒模型分析,找到了完全由表面反应控制的本征动力学阶段,分析其本征反应动力学特性,得到本征反应速率常数k_s和活化能E,并与早期的研究结果进行了对比分析。研究表明:两种合成吸收剂的活化能均小于石灰石吸碳反应的活化能;合成吸收剂的吸碳反应速率与石灰石分解CaO的吸碳反应速率具有相同的数量级。本研究同时得到了反应动力学控制阶段吸碳反应速率与驱动力CO_2分压之间的关系。     

可再生能源下燃煤电站-碳捕集优化调度

燃煤电站集成碳捕集技术在实现碳减排的同时可以提升电站灵活性,帮助电网消纳风光;而可再生能源网络可以提供富余能量来满足碳捕集的需求,提升电站碳捕集系统的经济性能。为此,本文提出了一种可再生能源背景下超临界燃煤电站-碳捕集系统的整体优化调度方法。该方法将深度学习与启发式计算融合,综合考虑机组运行约束和电网功率平衡约束,以降低运行成本和最大消纳风光为目标,对电站-碳捕集系统整体运行优化。结果表明,碳捕集系统的引入可以消纳51%的弃风弃光量,降低35%的碳捕集成本。通过比较,自由捕集率约束模式具有最好的优化调度空间,而平均捕集率约束模式在满足电网指定碳排放要求的同时能够保证良好的经济性。     

CO_2自动化立体冷库库温与能耗实验研究

本文研究对象为某自动化立体冷藏库,该库采用地埋管作为冷凝器,CO_2作为制冷工质,相对于传统冷库在库内制冷温度方面做了改进,并对冷库的制冷温度及机组能耗进行了测试,结果库内均匀度维持在0.6℃左右,波动范围为0.05~0.4℃,且中层波动最小;冷库能耗较低,每立方米年耗电量仅为6.2k Wh。     

双吸收升温型热泵驱动电厂碳捕集的方案研究

本文提出了一种CO_2捕集的新方法,利用双吸收升温型热泵提升汽轮机末级蒸汽的品位,使之与CO_2再生温度相互匹配后用于富液的解析,同时回收锅炉排烟热量,预热进入热泵的循环水,进一步降低CO_2捕集能耗。本文利用Aspen Plus 11.0对流程进行模拟,并对关键过程的结果进行了实验验证。研究表明,随着CO_2捕集率逐渐增加,机组发电效率增幅呈现先增后减的趋势:对于350 MW的机组,当捕集率为53.65%时,新方案效率增幅达到最大,相对常规捕集方案效率能够提升2.06个百分点;当CO_2捕集率为90%时,新方案CO_2捕集能耗下降10.5%,效率提升幅度为1.25个百分点;此方法实现了热能品位的对口利用,降低了CO_2再生过程的不可逆损失,为电厂降低CO_2捕集能耗提供了一种新思路。     

火电厂CO2捕集系统的LSSVM-Hammerstein建模方法

针对火电厂燃烧后CO_2捕集过程的强非线性及大惯性等动态特性,研究准确性高的建模方法是系统优化设计的前提,本文从控制角度研究CO_2捕集系统的非线性动态辨识建模方法。首先介绍火电厂CO_2捕集系统工作原理,将系统抽象为二输入二输出的受控对象;然后采用基于最小二乘支持向量机的Hammerstein模型(LSSVM-Hammerstein)辨识方法,将CO_2捕集系统表示为静态LSSVM模型与动态线性模型的组合。辨识结果表明该模型有很高的辨识精度和泛化能力,能精确描述CO_2捕集系统非线性动态特性,为后续研究先进控制算法提供仿真平台和设计依据。     

内外燃煤一体化联合循环发电系统集成与特性

本文开拓研究新颖的内外燃煤一体化联合循环发电系统.综合分析IGCC和PFBGC及GRAZ等循环系统特点与不足,提出新的循环发电系统的设计构思;基于能量综合梯级利用原理,阐述新的多重联合循环系统的集成思路和原理.通过大量数值计算与分析,全面剖析新系统热力特性规律;还对系统的经济性和环保特性进行分析与比较.本文研究成果为相关的洁净煤发电技术提供理论支撑和设计分析方法.     

电磁捕集器的设计

本文叙述了一个静电堵漏会切型等离子体约束系统。基本设计参数为:电极所在之处磁场达10kG;堵漏电压为10kV;等离子体密度～10~(12)cm。;离子温度>O.5keV;约束时问>5ms。 该装置可用作为等离子体积累与加热、电势屏蔽、静电堵漏轴对称串级镜端塞的研究。     

CO_2滚动活塞膨胀机的模拟与分析

臭氧层破坏与温室效应的不断加剧,使得应用自然工质CO_2的应用研究成为世界的研究热点.针对CO_2滚动活塞式膨胀机,本文运用FLUENT和EES两种模拟方法,分别对膨胀机内部流动过程、降压过程、泄漏过程、摩擦过程进行模拟分析,可以看出,两种方法压力分析结果一致,因此,每个方法所分析的其它过程均可作为彼此的补充,从而指导今后膨胀机的设计与研究。     

结合碳捕集的SOFC-sCO2布雷顿循环集成系统性能分析

固体氧化物燃料电池是将化学能转化成电能的全固态能量转换装置,被认为是极具前景的绿色发电系统。本研究提出了结合碳捕集的固体氧化物燃料电池-超临界二氧化碳布雷顿循环集成系统,通过阳极尾气富氧燃烧实现低能耗碳捕集,并利用s CO₂再压缩布雷顿循环回收燃烧室余热提高系统效率。模拟结果显示,该集成系统在设计工况下的净发电效率为59.74%,二氧化碳捕集量为134.50 kg/h。此外,关键工作参数对系统性能的影响分析结果表明,合理的阳极尾气再循环比、燃料利用率和燃料流量是确保系统安全高效运行的必要前提。     

大气CO_2反演误差分析与精度验证

搭载于高分五号卫星平台的大气主要温室气体监测仪(GMI)主要用于测量大气温室气体CO_2和CH_4的柱浓度。为保证GMI遥感数据温室气体的反演精度,需分析温室气体反演中气溶胶等因素对反演结果的影响,并以此作为反演算法校正的要素。在此基础上,利用全球总碳柱观测网(TCCON)站点对GMI反演结果进行验证。结果表明,GMI近红外反演结果误差范围为-1.06±2.93×10~(-6)(-0.26±0.72%),反演精度在1%以内。     

基于N_2/CO_2相平衡分析的新型CO_2液化再凝华分离系统

低温分离CO_2是捕获烟气中CO_2的有效方法之一,低温捕集法研究的首要问题是进行N_2-CO_2的相平衡计算。通过不同状态方程结合不同混合规则进行相平衡计算,结果显示在分析N_2/CO_2相平衡特性时PR状态方程结合Vdw混合规则的计算精度最高,N_2气相摩尔浓度计算结果与已有实验数据的最大偏差为5.15%,220 K时误差仅为0.43%。本文提出一种新型的液化再凝华低温分离系统并进行系统能耗分析,结果显示此方法能达到较高回收率及回收纯度,并与仅使用凝华方法分离相比,能耗降低9%以上。     

吹扫捕集气相色谱法分析化妆品中挥发性化合物

建立了同时测定化妆品中7种挥发性化合物的吹扫捕集气相色谱法（PT-GC）,该方法最大的优点就是不用任何有机溶剂对样品萃取和浓缩,减少了对环境的污染,具有灵敏度高、检出限低、定量准确、操作简便等特点。结果表明：此方法有较好的重复性,相对标准偏差在6%以下;检出限为0.3056-7.1373ng/mL;7种物质的回收率在80.87%—107.15%之间。     

胺溶液吸收CO_2的量子化学分析

胺溶液吸收燃煤电厂烟气中CO_2是目前减少CO_2排放的有效技术途径。采用真实溶剂似导体屏蔽模型COSMO-RS结合密度泛函理论DFT预测了多种伯胺和仲胺溶液的pK_a值,计算中采用了不同的密度泛函和基组方法,表明在BLYP/TZP方法下得到的pK_a值与已有实验值符合最好。在BLYP/TZP方法下计算了各组分的吉布斯自由能,评估了胺溶液吸收CO_2后溶液中氨基甲酸离子与碳酸氢根离子的比率。此外,通过液相状态下的DFT计算研究了氨甲基丙醇(AMP)溶液吸收CO_2过程中碳酸氢根离子生成的反应机理,结果表明碳酸氢根离子更有可能是由胺、H_2O和CO_2直接反应生成,而不是由氨基甲酸离子水解生成。