太阳能-碳捕集机组热经济学分析及生命周期评价

碳捕集和封存是实现电力低碳化发展的关键所在,建立太阳能辅助碳捕集系统与燃煤机组的耦合系统,构建耦合系统的热经济学优化模型,研究碳捕集机组的热经济性。构建碳捕集机组的生命周期评价体系,研究燃煤机组和碳捕集机组建设、运行、退役等各阶段的CO_2排放特性,对比分析其对环境的影响特性。结果表明:脱碳率为85%,吸收剂质量分数为30%时,解吸能耗为4.5 GJ/tCO_2,碳捕集机组优化前后的热效率分别为38.2%和39.3%。燃煤机组电厂运行阶段碳排放量所占比重约为99.4%,电厂建造、煤炭运输及电厂退役等阶段排放的CO_2比重约为0.6%。碳捕集系统建造、运行和退役增加的CO_2排放量为56.314 t/h,占耦合系统全生命周期排放总量的58.01%,减排率约为52.65%。碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中CO_2的排放由原燃煤机组的3.63×10^-5标准当量降低为1.72×10^-5和0.98×10^-5标准当量。燃煤机组、碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中,酸化对环境的贡献分别为1.5×10^-6标准当量和1.9×10^-6和1.0×10^-6标准当量,固体废弃物对环境的贡献分别为2.76×10^-5标准当量和3.52×10^-5和1.97×10^-5标准当量。     

燃煤电厂二氧化碳捕集、利用与封存技术

结合华能集团在CO2捕集方面所开展的工作,介绍了国内外在燃煤电厂CO2捕集、利用与封存方面的技术进展。建设附CO2捕集和封存（CCS）的低碳排放燃煤电厂,是今后燃煤发电所必须面对的课题,同时对CO2的资源化利用也应引起足够的重视。     

太阳能辅助碳捕集的660MW燃煤电站出力变化研究

为研究碳捕集对燃煤机组出力的影响,建立了仿真模型,分析了燃煤机组加装碳捕集装置后的系统性能变化。系统分为常规方案和太阳能辅助方案,常规方案抽取机组中压缸排汽为碳捕集装置供能,太阳能辅助方案采用太阳能完全替代抽汽,以提升燃煤电站性能。以660 MW燃煤机组为研究对象,分析了碳捕集改造对燃煤电站性能的影响,并将太阳能辅助对机组性能的提升作用与常规方案进行了对比。结果表明：与原燃煤机组相比,常规方案下机组最大出力由666.70 MW下降到466.31 MW,供电效率由42.79%下降到30.69%;太阳能辅助方案下,机组出力可以达到604.30～608.06 MW,说明碳捕集会对燃煤电站的最大出力造成较大影响,而利用太阳能辅助碳捕集基本能完全恢复机组的做功能力。     

太阳能辅助二氧化碳热泵热水系统实验研究

利用实验的方法,研究了太阳辐照度、外界气温和风速、初始水温、蒸发器出口温度和压力等对太阳能辅助二氧化碳热泵热水系统运行状况和COP的影响。实验结果表明,系统COP随初始水温的升高而增大;太阳辐照度、外界温度和风速对热泵系统性能的影响主要体现在对系统循环水温的影响;在一定范围内,蒸发压力和蒸发温度越高,热泵系统的COP越大。     

计及电价与碳交易的太阳能碳捕集电厂柔性运行性能分析

太阳能可以有效增加碳捕集电厂的发电效益,在中国碳交易市场和电价政策基础上,建立太阳能辅助燃烧后碳捕集(SPCC)电厂的柔性运行模型及净收益模型,对净收益进行优化,得出一典型月内SPCC电厂最优累计净收益及累计碳排放,并与传统碳捕集电厂进行对比,结果表明前者累计净收益为后者的1.5倍,而累计碳排放量只有后者的75.8％....     

基于碳捕集的太阳能-二次再热燃煤机组热力系统性能研究

确立3种太阳能-二次再热燃煤碳捕集系统的耦合方案.利用热力学分析、(火用)分析及燃料(火用)贡献度分析的矩阵模型,计算出各个系统的热经济性指标、(火用)分析指标、平均化太阳能捕碳成本及外部燃料(火用)贡献度.结果 表明:3种方案均可改善系统的热力性能,通过对比各性能指标,确立了方案2,即太阳能集热器集成在1号高压加热器...     

应用高温太阳能减少炼铁过程中二氧化碳的排放

钢铁工业消耗着巨大的高温过程热 ,并且炼铁过程中伴随着大量的二氧化碳气体放出。高炉炼铁的二氧化碳排量占全球二氧化碳总排量的 5.4%。利用天然气作为还原剂 ,并以太阳能代替化石燃料来提供过程热 ,可使炼铁过程的二氧化碳排量大大减少。     

烟气二氧化碳捕集胺类吸收剂研究进展

  [目的]  胺类化学吸收法是目前燃烧后捕集烟气CO₂最成熟的技术,但存在捕集能耗过高的问题,开发新型吸收剂替代传统MEA吸收剂是降低能耗的重要途径。  [方法]  根据近些年公开文献报道的胺类吸收剂组成,将其分成单一吸收剂、混合胺吸收剂、两相吸收剂和非水吸收剂四类,并对这四类吸收剂的技术特点、研究现状和存在问题进行了介绍。  [结果]  混合胺结合了不同单一胺类的优点,能较好满足高吸收速率,高吸收容量和低能耗的要求;而相变吸收剂和无水吸收剂为新一代吸收剂,潜力巨大,但仍需深入研究改进。  [结论]  相比而言,混合胺型吸收剂更为成熟,短期内进行工业化应用更具优势。     

发展碳捕集、利用与封存对广东的产业机会

碳捕集、利用与封存(CCUS)作为最有前景和有效深度减排的低碳技术之一,将给传统化石能源行业、制造业、建造业、工程服务业和金融行业等产业带来显著的发展机会。分析了英国CCS商业化示范项目带来的CO₂减排贡献,潜在CCUS供应链的商业机会、设备和技术需求,以及英国采用海底封存的原因,结合我国广东省实际情况,探讨了CCUS技术对广东省带来的产业机会。研究表明:尽管全球CCUS市场还没到达迅速增长阶段,但如果现在不及早准备逐步推动示范项目和相关产业发展的政策,将会失去发展CCUS相关产业和进入其供应链的机会。CCUS相关技术和装备都在广东省现有能源行业等非CCUS领域有广泛应用和市场,结合广东省装备制造和能源服务企业,开展国内外企业合作,可为CCUS产业发展和成本下降做出贡献。     

新型吸收剂捕集燃气电厂烟气中二氧化碳的中试研究

化学吸收法碳捕集技术是当前最具大规模工业化应用前景的烟气二氧化碳捕集技术,但存在能耗高的问题,开发低能耗碳捕集吸收剂可有效降低捕集过程对发电效率下降造成影响。结合燃气电厂烟气二氧化碳分压低的特点,通过实验室吸收－解析试验和理化性质测试筛选出一种具备工业应用潜力的吸收剂(DTC01)。该吸收剂的解析速率较30%乙醇胺水溶液(monoethanolamine, MEA)高出近1倍。为了验证其在工业应用的表现和经济性,在华北地区某天然气电厂二氧化碳捕集中试装置上开展长周期运行实验。实验结果表明,在该中试装置上DTC01吸收剂长期运行时二氧化碳捕集率不低于90%,再生能耗为3.59 MJ/kg,比MEA最低能耗值降低近20%,电耗降低近9%。受中试装置吸收塔填料层高度的限制,DTC01在中试装置上运行无法达到理论二氧化碳负荷的最高值,导致其再生能耗比实验室测试结果高,可进一步通过工艺优化提高其在工业应用的表现和经济效益。     

集成ORC的太阳能辅助燃煤碳捕集发电系统全生命周期分析

基于SimaPro软件,采用ReCiPe Midpoint (H) V1.13方法对传统燃煤机组(方案一)和集成有机朗肯循环(ORC)与太阳能的燃煤碳捕集发电系统(方案二)进行生命周期评价,分析了碳捕集系统再生能耗及碳捕集率对环境影响的敏感性。结果表明：在功能单元所有选定类别的影响得分中,气候变化潜势(CCP)得分最高,臭氧损耗潜势(ODP)得分最低;除CCP外,对于其他影响类别得分,方案二>方案一;对于人体毒性潜势(HTP)得分,煤炭开采和运输阶段贡献最大,而其他影响类别中系统运行阶段的贡献最突出;随着碳捕集率增大,单位电量CCP得分减小,其他环境指标得分增大;随着再生能耗增加,集成系统所有环境影响类别得分均增大。     

超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器光热特性研究

针对太阳能碟式聚光器,设计了一种工质为超临界二氧化碳(sCO2)的圆台形腔式吸热器,建立了吸热器的光热模型.采用蒙特卡洛光线追踪法分析了腔式吸热器的光学特性,并基于腔式吸热器的相关理论将热边界条件导入Ansys Fluent软件中,对吸热器的流动传热特性进行了计算流体力学(CFD)仿真模拟.研究了工质进口温度为150℃、太阳光辐射强度为800 W/m2时,吸热器不同采光口直径、倾斜角和辐射发射率对其光热特性影响的规律.研究结果表明:吸热器采光口直径对其光热效率的影响较大,采光口直径增加会降低吸热器光学效率,采光口直径过大或过小都会降低吸热器的热效率;随着吸热器倾斜角的增大,采光口内部热空气和外部冷空气之间的自然对流传热明显增加;辐射发射率对吸热器热效率的影响较小.     

超临界二氧化碳太阳能腔式吸热器数值模拟研究

针对太阳能碟式聚光器,设计了一种工质为超临界二氧化碳的圆台形腔式吸热器,建立了腔式吸热器的光热模型。采用蒙特卡洛光线追踪法分析了腔式吸热器的光学特性,并基于相关理论,将热边界条件导入Ansys Fluent软件中,对腔式吸热器的光学特性及流动传热特性进行了计算流体力学（CFD）仿真模拟,得到腔式吸热器内工质出口温度、工质流动压降、光学效率、热效率以及散热损失随着工质进口温度（100～200℃）和太阳光辐射强度（400～1 200 W/m²）的变化规律。结果表明：不同太阳光辐射强度下,吸热器的光学效率基本不变;太阳光辐射强度对腔式吸热器热效率的影响不明显;工质进口温度越高,吸热器的热效率越低;腔式吸热器散热损失中,自然对流散热损失最大,其次是辐射散热损失及导热散热损失。     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳（T-CO₂）布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

将二氧化碳“变废为宝”的CCS技术

CCS(Carbon Capture and Storage)即二氧化碳(CO2)的捕集与封存技术。CCS技术是通过二氧化碳捕集技术,将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来,再通过碳储存手段,将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。目     

太阳能辅助燃煤碳捕集发电机组的变工况热力性能研究

通过对比3种燃煤碳捕集发电方案,确立了一新型太阳能辅助燃煤碳捕集发电系统,利用热力学和(火用)分析模型对集成系统的热力性能和(火用)性能进行评估,基于外部燃料(火用)贡献度模型,分析了变工况对系统产品和再沸器产品贡献度的影响。结果表明：提高机组负荷和工质的初参数有利于改善集成系统的热经济性和(火用)效率;随着主蒸汽压力的降低,锅炉燃煤(火用)和二次再热燃煤(火用)对系统产品的贡献度逐渐升高,而一次再热燃煤(火用)对系统产品的贡献度逐渐降低;随着主蒸汽温度的升高,锅炉燃煤(火用)对系统产品的贡献度逐渐升高,而一、二次再热燃煤(火用)对系统产品贡献度逐渐降低;提高负荷有利于提高一、二次再热燃煤(火用)对系统产品的贡献度和碳捕集与封存压缩余热(火用)对再沸器产品的贡献度。     

燃气电厂化学吸收二氧化碳捕获系统运行参数与能耗分析

为明确燃气电厂二氧化碳捕集运行参数与系统用能关联机制,削减单位二氧化碳捕集能耗和成本,以450 MW级燃气电厂二氧化碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)示范装置为研究对象,介绍CCS工艺的主要流程;通过对吸收塔和再生塔的系统性试验,对比分析了MEA和AMP-PZ这2种吸收剂的性能;考察烟气温度、吸收塔液气比、解吸塔压力、二氧化碳捕获率等工艺参数对再生能耗的影响。结果表明：MEA和AMP-PZ在吸收塔烟气温度为38 ℃、液气比分别为0.54和0.42、再生温度为112 ℃的运行条件下,再生能耗分别为4.49、4.24 MJ/kg。     

二氧化碳海洋封存的研究进展

近年来,环境问题的日益突出使人们更加关注于温室气体二氧化碳的捕集和处理方法.总结二氧化碳海洋封存技术的进展,介绍液态封存法和固态封存法2种封存方式的研究现状和技术水平,讨论了二氧化碳海洋封存技术可能给海洋生态环境带来的影响,强调工业技术的应用要充分考虑到环境因素,使海洋封存二氧化碳技术的应用对海洋生态环境的影响降低到最小.     

国内首座电厂二氧化碳捕集工程投产

国内首个燃煤电厂烟气二氧化碳捕集示范工程——华能北京热电厂二氧化碳捕集示范工程建成投产,成功捕集出纯度为99．99％的二氧化碳．达到设计标准。这标志着我国存燃煤发电领域,二氧化碳气体减排技术首次得到应用,开创了二氧化碳捕集新的技术途径,同时也为应对气候变化提供了国际合作平台．     

碳中和背景下直接空气捕碳(DAC)的技术发展和经济性评估

 旨在探讨面向碳中和背景下直接空气捕碳（Direct Air Capture,DAC）技术的发展现状、应用案例及其经济性评估,以期为我国实现碳减排目标提供参考。  文章综述了DAC技术的工作原理、类型、运用案例,并分析了其在国内外的发展情况。通过比较不同研究中的成本数据,评估了DAC技术的经济性,并讨论了当前面临的挑战与可能的解决措施。  研究发现,DAC技术能有效从空气中捕集CO₂,具有布置灵活、可与可再生能源结合等优点。但其商业化应用仍受到高成本、高能耗和大规模部署的技术挑战的限制。国内外的案例分析揭示DAC技术在实际应用中的效率和成本问题亟待解决,同时也显示了通过技术改进和政策支持可能实现的优化潜力。  尽管存在挑战,DAC技术仍是实现碳中和目标的潜在储备技术,尤其对中国等面临严峻碳减排压力的国家具有重要意义。需要集中研究力量开发更高效、低成本的吸收/吸附剂,改进系统设计,降低能源消耗,并积极探索与可再生能源的结合使用。政府的政策支持和社会的广泛认可也是实现DAC技术商业化的关键因素。通过这些措施可以推动DAC技术的发展和应用,助力实现碳减排和环境保护的双重目标。