基于碳捕集的太阳能-燃煤机组热力性能及技术经济分析

针对碳捕集系统对燃煤机组热经济性方面的影响,以600MW超临界燃煤机组为研究对象,研究了燃烧后碳捕集的再生能耗,提出了基于碳捕集的太阳能辅助燃煤机组热力系统集成方案,阐述了该集成系统碳捕集的工作原理和吸收机理,建立了集成系统热经济性评价指标。利用系统灵敏度分析法,计算了碳捕集率对集成系统热经济性的影响,并将相关数据绘制成曲线图加以对比分析。结果表明：当乙醇胺溶液浓度为30%、CO2捕集率为85%、当地日照达到最佳辐射强度500W/m2时,该太阳能集成系统的热效率为43.604%,此时太阳能-燃煤机组碳捕集电站的发电成本为0.5606￥/(kW?h),CO2的减排成本为0.5557￥/(kgCO2)。     

基于技术经济学的碳捕集系统与燃煤电厂耦合对比研究

建立了碳捕集系统仿真模型和热力系统变工况模型,提出添加和不添加小汽机的碳捕集耦合方式,并从热经济性和技术经济性上对比2种耦合方案。结果显示,不添加小汽轮机而尽量多地采用低段抽汽时,脱碳机组相对于原机组出力降低113.06 MW,发电效率降低7.79%,发电煤耗增加33.09 g/k Wh,发电成本增加0.191元/k Wh,脱碳成本为270.33元/k Wh。添加小汽轮机后,碳捕集机组的净输出功提高43.45 MW,发电效率提高3.23%,发电煤耗降低28.55 g/k Wh,发电成本降低0.034元/k Wh,捕碳成本降低48.58元/t。综上,添加小汽轮机从热经济性和技术经济性上占有优势。     

碳捕集系统与燃煤机组热力系统耦合的热经济性分析

针对碳捕集系统对燃煤机组热经济性影响的问题,以600MW超临界燃煤机组为研究对象,研究了燃烧后碳捕集系统与燃煤机组的热力系统耦合方式,建立了耦合系统热经济性评价指标,利用系统灵敏度分析方法,计算分析了碳捕集率及乙醇胺（MEA）质量分数变化对耦合系统的热经济性的影响。研究结果表明：当MEA质量分数一定时,随着碳捕集率的提高,全厂热效率呈下降趋势,发电标准煤耗及全厂热耗率逐渐升高;当碳捕集率一定时,随着MEA质量分数的提高,全厂热效率逐渐升高,发电标准煤耗及全厂热耗率呈下降趋势;当MEA质量分数为30%,碳捕集率为85%时机组性能最好,此时,耦合系统的全厂热效率为36.34%,与原机组的热效率43.10%相比降低了6.76%。     

660MW燃煤机组百万吨CO_2捕集系统技术经济分析

为了解常规燃煤机组碳捕集系统的技术经济性,以基准情景为基础,根据国内某10万t CO_2燃烧后捕集系统的投资情况,利用生产能力指数法对5种脱碳情景的投资进行估算。在保证内部收益率为8%的前提下,分析了5种脱碳情景的上网电价、CO_2综合减排成本及其敏感性。结果表明,CO_2综合减排成本中,厂内碳捕集成本比例最大;随着燃料价格的上涨,CO_2综合减排成本逐渐增加;随着CO_2综合收益的增加,上网电价可以逐渐下降。     

燃煤电站与光伏余热辅助胺法脱碳系统集成

为应对全球变暖问题,对现有燃煤电站进行碳捕集改造以及大力发展清洁能源势在必行。化学吸收法在碳捕集技术中发展最为成熟,但其再生能耗极高严重影响了燃煤电站自身的发电效率,因此有学者提出通过清洁能源辅助碳捕集的利用方式,其中光热辅助碳捕集应用最为广泛,但该利用方式未发挥单一光热的利用潜力。通过利用聚光光伏发电过程中产生的大量低品位废热辅助碳捕集可以提高光伏系统效率同时对低品位废热进行了有效利用。基于此构思了聚光光伏-光伏余热直接辅助碳捕集的新系统,建立了聚光砷化镓-余热辅助胺法脱碳的能量转化模型,验证了聚光光伏余热在质和量上都具有直接辅助胺法脱碳的潜力,依据热耗灵敏度分析优化了胺法脱碳系统关键参数,其最低热耗可达3.7 GJ/t,分析了电池工作温度及辐照强度对系统碳捕集性能以及光电效率的影响规律,确定了电池最优工作温度为140℃。将新系统集成于典型600 MW燃煤电站,并与参比系统比较可得:相较于单一燃煤碳捕集,电站发电效率提升6.01个百分点,同时增加光伏发电185.2 MW;相较于单一光伏发电,光伏发电量降低15.79 MW,但占接收太阳能60%的余热得到了有效利用,可实现CO₂捕集461.75 t/h。新系统在典型日的光伏日均发电为61.8 MW,日均碳捕集量为155.6 t/h,为实现年碳捕集保证率达80%以上,需要约4 km²以上的聚光面积。新系统利用光伏余热代替了原本从电站低压缸抽汽,消除了碳捕集对电站的能源惩罚,同时将高品位的太阳能转化为电,并对低品位的光伏余热进行对口利用。系统最终实现了太阳能的高效利用以及化石能源的并行清洁利用。     

集成供冷的燃煤电厂碳捕集、封存系统优化分析

利用碳捕集、封存系统(CCS)减排燃煤电厂CO₂是碳中和必经之路，但目前较高的碳捕集、封存成本限制了该技术的发展和应用。针对某300 MW燃煤机组，利用Aspen Plus模拟软件提出并搭建了基于碱金属基干法碳捕集、封存耦合供冷系统，利用凝结水循环进行深度耦合，达到回收CO₂压缩封存过程中冷量的目的，有效降低碳捕集成本。在不耦合供冷过程的情况下，通过回收CO₂吸附过程释放的反应热，降低碳捕集系统单位耗电量至413.79 kWh/t(以CO₂计，下同);此时CO₂压缩封存过程能耗仍巨大。为此，在上述碳捕集封存系统进一步耦合供冷机组。通过模拟计算可得集成后新系统降低了CO₂压缩程度，此时加压封存过程的单位耗电量降至247.54 kWh/t,降低了2.3%,CO₂捕集封存总运行成本进一步降低33.77%。此外，供冷机组的引入还会降低额外投资成本，如通过提高CO₂吸附床内的换热温差，减少受热面布置量和吸附剂装载量，从而减...     

生物质制甲醇系统CO2捕集过程的设计模拟及技术经济性分析

通过ASPEN PLUS过程系统建模模拟，设计了生物质制甲醇系统中CO2的捕集工艺流程，并分析了其技术经济性能，研究了不同CO2捕集率的成本及其对生物质制甲醇能耗、水耗的影响。结果表明，捕集率为85%时生物质制甲醇系统CO2捕集封存较佳，单位捕集量的成本最低，有效能耗为453 MJ/t、水耗为193 kg/t、成本为135元/t，远低于直接从大气中捕集CO2。虽然这将使生物质制甲醇的生产成本增加154元/t，但当CO2减排补贴价格为40~50元/t时，则可抵消该部分成本增量。     

现实可行且成本可负担的中国电力低碳转型路径

电力行业的脱碳对于实现《巴黎协定》的减排目标至关重要,但同时也面临着巨大的困难和挑战,具有很强的复杂性和不确定性。为了给出现实可行且成本可负担的电力低碳转型路径,建立了具有足够时空分辨率和技术准确度的“自下而上”能源系统模型来模拟与优化中国电力行业的未来发展路径。通过设置3种典型情景(基准情景、2℃情景和1.5℃情景),分析电力脱碳技术路径以及相应的实施方案。结果表明,若按照当前的电力发展趋势,将不能实现《巴黎协定》规定的2℃/1.5℃目标,必须在当前基础上加大可再生能源扩张、加快燃煤电厂退出以及大规模部署碳捕集技术。未来30 a,风电和光伏发电需要逐渐转变为主力电源,年均装机增速达到当前水平的2~4倍。燃煤机组的容量需要逐渐减少,部分机组甚至要提前退役,这将导致燃煤机组的平均寿命降低0.42~1.93 a,对应1050亿元~6550亿元的搁浅成本。碳捕集技术需要大规模应用,尤其是煤炭生物质掺烧再加碳捕集装置的技术,到2050年,电力行业的二氧化碳年捕集量达到8.9亿t~10.8亿t。为了保障上述转型路径的实现,需要处理好电网安全稳定运行、煤电有序退出、碳捕集技术的部署以及转型投资成本的问题。通过加大储能等先进技术研发力度、建立存量煤电有序退出机制、加快碳捕集相关技术的研发与应用示范以及建立和完善绿色投融资机制等措施,可以有效解决这些问题。应对气候变化是全人类共同的责任,应当从现在起就超前部署相关措施和政策,以实现2℃/1.5℃目标下的中国电力低碳转型。     

燃煤电厂CO2捕集与咸水层封存全过程经济性模型

碳捕集与封存技术（即CCS技术）通过对CO₂进行捕集、压缩、运输与封存,可实现CO₂大规模减排,近年来受到广泛关注。CCS技术的经济成本是其商业化的关键因素,但目前多数研究都集中在捕集过程,CCS全过程的经济成本分析鲜见报道。针对CO₂捕集与咸水层封存系统,给出了捕集封存全过程投资运行总成本和捕集封存整体系统CO₂减排成本的计算公式,建立了CO₂捕集、压缩、管道运输与咸水层封存全过程的成本估算模型,并对典型的600 MW超临界燃煤电厂捕集封存CO₂的投资运行成本和减排成本进行了案例研究。     

低能耗碳捕集技术及燃煤机组热经济性研究

针对燃烧后胺法脱碳工艺捕集能耗高的问题,在普通碳捕集系统中集成级间冷却、机械蒸气再压缩(mechanical vapor recompression,MVR)和富液分流解析3项节能技术,建立低能耗碳捕集系统,并将该系统与600 MW燃煤机组热力系统耦合,分析该系统对燃煤机组热经济性指标的影响。结果表明,当CO_2捕集率为90%时,该碳捕集系统中单位再生能耗从4.09 GJ/t CO_2降低到2.64 GJ/t CO_2,降幅达35.28%。与耦合普通碳捕集系统的燃煤机组相比,耦合低能耗碳捕集系统燃煤机组的电厂效率从30.81%增加到33.53%,提升了2.72%;标准煤耗从398.87 g/kWh降低到366.81 g/kWh,下降了32.06 g/kWh;热耗率从11 674.92 kJ/kWh降低到10 736.53 k J/k Wh,减少了938.36 k J/k Wh,热经济性得到明显改善。研究还发现,CO_2捕集率每降低1%,低能耗碳捕集燃煤机组的电厂效率增加0.054%,标准煤耗降低0.524 g/kWh,热耗率降低15.353 k J/kWh,降低碳捕集率可进一步改善电厂的热经济性。     

燃煤烟气化学吸收碳捕集系统分析与优化

系统工艺优化是有效降低化学吸收法碳捕集成本的手段之一。本文以1000MW燃煤机组燃烧后烟气化学吸收CO_2捕集系统为研究对象,建立该系统碳捕集能耗模型和成本模型;在此基础上研究各流程参数对碳捕集能耗及成本的影响规律并获得基于正交设计的最优参数组合。结果显示:CO_2脱除率、吸收剂质量浓度、贫富液换热器端差能显著影响系统碳捕集能耗及成本。随着CO_2脱除率的增加(50%~90%)、吸收剂浓度的增大,脱碳系统的CO_2避免成本下降,而对于贫富液换热器端差,存在一个最优值7℃,使得CO_2避免成本最小。本次研究得到的优化方案的再生热耗为3.61GJ/t CO_2,相比基础方案下降10.9%;单位投资为3156.7元/k W,相比基础方案下降12.2%;单位运行成本为177.3元/t CO_2,相比基础方案下降8.0%;CO_2避免成本为315.86元/t CO_2,与基础方案的364.52元/t CO_2相比,下降13.3%。     

煤制油气和化工产品CO_2的不同减排方式成本分析

煤制油气和化工产品生产过程会排放大量高浓度CO2气体,成为制约煤转化技术发展的主要瓶颈之一。CO2捕集、封存与利用被认为是煤制油气和化工产品CO2减排的有效措施。采用排放因子法,分析了煤直接液化、煤间接液化、煤制天然气和煤制烯烃等典型项目CO2排放特征,并设定碳捕集后封存至咸水层、碳捕集后用来驱油和征收碳税三种碳减排方式,对比了三种方式下CO2的减排成本。结果表明:吨CO2排放征收碳税大于300元时,煤化工低温甲醇洗单元产生的CO2封存至咸水层技术具有竞争力;吨CO2排放征收碳税大于50元时,选择捕集后驱油会节约成本。     

碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径，但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段，现有研究大多以软件模拟优化该流程，存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足，以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础，对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO₂热力学模型及MVR热泵设备数学模型，得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上，以最小等量解吸能耗为目标函数，对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果，在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时，对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明，最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO₂计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明，节能方案总投资为708.28万元，年净收益523.55万元，...     

燃烧前脱碳技术与工程进展

燃烧前脱碳技术是在整体煤气化联合循环发电的基础上增加碳捕集装置,实现CO2的近零排放和CO2的捕集、封存和再利用。主要介绍了燃烧前脱碳技术的技术路线、工艺流程及其特点。总结了世界范围内大型CO2捕集项目及其工程进展情况,分析了发展中存在的问题并给出了解决建议。     

燃煤电厂C02捕集技术与经济分析

随着全球CO2排放量的逐年递增,气候变化和CO2减排问题已经引起了世界性的关注。电厂CO2捕集技术研究也成了热点。主要对国内外燃煤电厂CO2捕集技术与经济分析作了综述,并对我国现运行的燃煤电厂碳捕集示范装置进行简要的技术与经济分析。     

TEPA/Q-10固态胺的脱碳性能

引言近年来随着全球变暖和气候变化,温室气体CO2的排放和控制日益受到人们的关注,CO2的捕集和封存(carbon capture and storage,CCS)技术是减排CO2的一种有效手段,其中CO2的捕集成本约占CCS总成本的75%[1-2]。来自化石燃料燃烧发电排放的CO2约占世界CO2总排放量的     

浅析水泥生产与碳捕集一体化新技术

碳捕集和碳封存(CCS)可看作是一种能显著减少CO2排放的新技术,但一直以来,水泥工业对CCS技术的经济可行性普遍持怀疑态度。而法国图卢兹国立综合理工学院和拉法基公司合作研发的一种碳捕集新技术,不仅能与水泥厂融为一体,还能实现水泥厂电力的自给,从而明显降低碳捕集成本。     

基于整体煤气化联合循环的燃烧前CO2捕集工艺及系统分析

CO₂减排作为应对全球变暖的重要手段而逐渐成为国内外研究热点。为研究燃烧前CO₂捕集系统关键技术,以华能（天津）265MW级整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）示范电站为依托,从气化装置抽出合成气约10000m³/h（标况下）,进行一氧化碳耐硫变换、甲基二乙醇胺（MDEA）硫碳共脱、PDS硫回收等技术研究,同时完成我国首套工业规模级燃烧前捕集工艺模拟、系统分析及现场测试。研究结果表明：满负荷运行工况下,每年可捕集CO₂ 7.811万吨,系统单位能耗2.35GJ/t（CO₂）,CO₂捕集率≥ 85%;模拟结果与实际运行数据相吻合。其中MDEA工段能耗占捕集能耗的93.3%,热再生部分则占MDEA工段能耗的81.61%;同时分析了捕集系统各工段CO₂损失过程,增加四段变换可使系统能耗基本不变同时捕集率增加至92.29%;考察了CO₂压缩液化工段能耗及成本。本研究结果可为燃烧前CO₂捕集的设计、工业放大及过程优化提供理论支持。     

化学吸收法与变压吸附法用于水泥厂CO2捕集的对比分析

本文对化学吸收法和物理变压吸附法（PSA）碳捕集技术工程在单位投资、运行成本和能源消耗方面进行了对比分析，结合水泥厂自身系统和可利用资源特点，分析了水泥厂采用化学吸收法碳捕集在成本优化、空间利用和未来发展适应性上的优势。通过分析对比，水泥厂碳捕集工程采用化学吸收法在单位投资成本、运行成本和对吸收剂的适应能力方面，均优于PSA法，建议水泥厂优先采用化学吸收法碳捕集技术。     

水泥窑尾烟气CO2变压吸附捕集技术的应用与实践

通过窑尾CO2变压吸附捕集与利用的成套装置,将窑尾烟气CO2提纯到40％后,巧妙搭载在飞灰水洗水泥窑协同处置技术系统中,用于飞灰水洗液硬度降控和pH调节,低成本利用窑尾烟气CO2.同时结合前期装置运行中出现的问题,进行技术优化改进,建成变温吸附(TSA)+变压吸附(PSA)的碳捕集装置一套,该装置CO2吸附速率可达到1...