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。     

钙基CO2吸收剂的种类和粒径对循环煅烧/碳酸化的影响

在流化床反应器内研究了吸收剂种类(石灰石、白云石)和颗粒粒径(90～200μm和200～450μm)对钙基吸收剂碳酸化特性、煅烧特性以及循环稳定性的影响,并对新型CaO/Ca12Al14O33吸收剂的循环稳定性进行研究.结果表明:钙基吸收剂在流化床内均能有效吸收CO2.在碳酸化阶段,吸收剂种类对吸收剂的吸收特性影响较大,而颗粒粒径对其影响较小;在煅烧阶段,CaCO3分解速率随颗粒粒径的减小而增大.随着循环反应次数的增加,钙基吸收剂反应活性下降,相对于白云石和石灰石,CaO/Ca12Al14O33具有更高的循环稳定性,并在七次循环后活性不再发生变化.对于石灰石吸收剂,循环稳定性随循环次数的变化受粒径影响较小.白云石吸收剂由于在循环中容易破碎,因此粒径对其循环稳定性有一定的影响.     

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。     

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。     

CaO/稻壳灰作为新型CO2吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用CaO与稻壳灰的水合产物作为新型CO2吸收剂.研究表明,当水合时间为8 h、水合温度为75℃和Si/Ca摩尔比为1.0时, CaO/稻壳灰吸收剂能获得最佳循环碳酸化转化率;经过20次循环反应碳酸化转化率可达0.44,比相同反应条件下CaO/H2O吸收剂的转化率提高了42%,是原CaO转化率的2倍.650～700℃时有利于CaO/稻壳灰的碳酸化反应;在高煅烧温度下比CaO/H2O和CaO具有更好的抗烧结能力.     

CO_2化学吸收技术的模拟及环境影响评价

本文采用二乙醇胺(DEA)作为化学吸收剂,通过流程模拟工具Aspen plus对电厂烟道气的CO_2捕集过程进行模拟,分析各个关键参数对系统性能的影响。最后利用MATLAB软件构建了三种模型,对CO_2捕集技术的环境影响进行评价。结论表明:升高吸收溶液温度会减少DEA溶剂损失,降低再沸器热负荷,不过提高溶液温度会消耗额外的能量;当吸收溶液质量分数为0.25时,再沸器消耗的等效功最少;在轮船运输场景下,当泄漏因子取0.05时,其有效排放因子大于参考电厂的排放因子,CCS技术在减缓气候变暖中不会起到作用.     

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。     

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.     

关于吸收式碳捕集热力学机制的探索

热再生吸收式碳捕集的传统认识难以揭示其热力学机制,一种新的认识是"热-化学能"转换中存在中间能量形式.本文从热力学碳泵概念出发,对吸收式碳捕集理想系统进行了解耦,其可视为"热机-碳泵"的热力学组合,探索了极限效率的表达,并采用第二定律效率作为评价参数对已有中试试验系统进行了性能水平探索.结果表明,理想循环性能系数仅取决...     

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。     

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。     

高CO2浓度下钙基吸收剂脱硫的实验研究

本文进行了高CO2浓度下钙基吸收剂脱硫的实验研究.结果表明,高浓度CO2下钙基吸收剂的脱硫效率随脱硫时间的变化与空气条件下显著不同.孔隙结构分析及热重分析等手段表明高CO2浓度主要影响了钙基吸收剂的煅烧分解过程,形成了有利于脱硫反应的孔隙结构.实验结果还表明提高温度有利于改善高浓度CO2气氛下钙基吸收剂煅烧后孔隙结构,在适当的脱硫时间内,高温下高浓度CO2气氛比空气气氛更有利于炉内喷钙脱硫.     

脱硫塔内单液滴捕集颗粒物的数值模拟

针对脱硫塔内单液滴捕集颗粒物,建立了考虑惯性、拦截、布朗扩散、热泳和扩散泳作用的单液滴捕集颗粒物模型。基于数值模拟结果分析了温度、液滴直径和颗粒粒径对单液滴捕集过程及效率的影响规律。无量纲分析表明,对脱硫塔环境下亚微米颗粒物的捕集,泳力作用强于惯性作用。推导了考虑Stefan流的扩散泳效率计算公式,经数值模拟结果检验,采用该公式能够准确地计算湿法脱硫过程对颗粒物的脱除效率。     

钙基／生物质水合吸收剂的抗磨耗机理研究

作为一种用于中温烟气脱硫的新型轻质吸收剂,由于添加了生物质,其抗磨耗能力显著提高。研究表明,这与吸收剂制备过程中出现的化合物水合硅酸钙有密切关系。但不同吸收剂的抗磨耗能力有较大差异,共至相差6～7倍之多。为了弄清导致这种差异的机理,论文通过研究吸收剂颗粒的微观形貌、成分、生物质灰成分及元素含量,发现抗磨耗能力高是微粒结...     

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。     

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。     

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.     

钙基载氧体煤化学链燃烧脱硫试验研究

在钙基载氧体燃煤化学链燃烧技术过程中由于煤气化产物与载氧体之间的副反应导致反应过程中产生大量的SO₂气体。本文选择MAC铁矿石,CaO和石灰石作为脱硫剂,在小型加压固定床上研究不同温度、压力、Ca/S比条件下SO₂气体的脱除问题。结果表明,单独采用CaSO₄载氧体时,随温度升高SO₂气体浓度逐渐增加。添加铁矿石后,SO₂排放浓度降低,主要与Fe₂O₃能够催化抑制CaSO₄分解有关。添加CaO和石灰石脱硫剂后,随温度、压力以及Ca/S比增加,两种脱硫剂的脱硫效率均增加,且在相同的实验条件下得到的CaO的脱硫效果更佳。     

振动纤维捕集颗粒的格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法对振动纤维捕集颗粒进行数值研究.纤维附近采用多块网格加细技术计算,颗粒采用Lagrange跟踪方法模拟.研究雷诺数为200的流向振动纤维绕流的AⅡ、AⅢ、AIV、S四种涡结构下的亚微米煤粉颗粒的捕集问题.结果表明纤维的流向强迫振动能够显著提高颗粒的捕集效率.且迎风面的捕集效率提升不大,背风面的提升则更为显著.颗粒撞击角度的统计反映了背风面捕集效率提升的细节.另外流动处于AⅢ模态时,每个周期内脱落两个正涡一个负涡,被捕集颗粒的初始位置分布不对称.而其它模态基本关于流场中心对称.