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燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究

《燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究》是依托清华大学,由陈健担任项目负责人的联合基金项目。

燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究基本信息

燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究结题摘要

项目背景 在燃煤发电等重要工业过程中进行二氧化碳捕集成为减缓全球气候变暖的一个主要选择,但是面临捕集能耗大和成本高的问题。项目计划在高效溶剂、设备、流程优化和能量集成方面开展关键的基础研究,以期大幅度降低捕集能耗和成本。 主要研究内容 新型高效低能耗吸收剂的研究,高效捕集设备的热质传递和放大规律研究,捕集全过程的能量优化研究,CO2相态特征和压缩输送技术分析。 重要成果和关键数据 在高效吸收剂方面,详细研究了二氧化碳在典型多氨基化合物水溶液中的吸收热力学、动力学和反应机理,包括羟乙基乙二胺、二乙烯三胺和环状哌嗪等三类化合物。CO2吸收解吸循环溶解度最高达到100g/L,比工业单乙醇胺溶剂提高1倍,形成新型高效低能耗的二氧化碳捕集溶剂体系。 在高效捕集设备方面,设计了18种不同结构的填料,在200mm的吸收塔中研究了填料结构对吸收性能的影响。在600mm吸收塔中测定了吸收性能,研究了填料塔吸收设备的放大规律。高效填料的有效传质面积提高20%,考虑气液影响的填料传质面积模型适用于不同塔径的传质计算和放大研究。 在能量优化集成方面,进行了多种溶剂的捕集过程和新流程的优化研究,和电厂工艺及压缩过程的能量集成研究。流程优化和能量集成的节能达30%。采用新溶剂和新流程的捕集过程能耗降到2.4GJ/吨,和燃煤发电工艺及压缩过程集成后降到1.9GJ/吨。 在相态和输送方面,建立了二氧化碳加水体系的跨临界点解析式统计缔合流体方程,建立了CO2相态、输运和成本估算的数学模型,研究了气相、一般液相、密相与超临界四种输送方式的特点和成本降低的影响因素。一般情况下气相输送成本较低;没有相变的话,管径小的成本较低;大输送量和长距离时管径大较好;水含量越小越好,水含量增加时密相输送成本最低。 总之,通过高效溶剂、传质设备、流程优化和能量集成、相态和输运几个方面的研究,大幅度降低了CO2分离捕集过程能耗和成本,实现了项目的总体研究目标。 科学意义 分子结构和反应机理的关系研究,成为反应热力学和动力学研究的关键,而热力学、动力学、流程优化和能量集成的联合研究,是实现CO2捕集过程降低能耗这个研究目标的关键。 2100433B

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燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究造价信息

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燃煤电厂锅炉废渣

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CO2变送器

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CO2气瓶

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CO2变送器

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燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究项目摘要

项目主要研究燃煤电厂大规模CO2捕集过程中能耗和成本降低的关键科学问题,包括高效低能耗吸收剂、大型高效捕集设备设计基础、捕集全过程能量优化和CO2相态特征及输运技术分析。在高效吸收剂方面,研究新型氨基化合物及其混合溶剂吸收CO2的反应机理、热力学和动力学。在高效捕集设备方面,研究CO2捕集吸收专用的填料和分布器及其流体力学和热质传递性能,继而研究高效捕集设备的放大规律。在捕集全过程能量优化方面,研究新型混合溶剂吸收CO2的热力学、动力学和热质传递的计算模型,建立模拟程序,研究捕集过程及其和燃煤电厂及CO2压缩过程的能量优化和集成规律。在CO2相态特征和输运技术分析方面,研究CO2混合流体的跨临界点的解析式状态方程,进行不同相态压缩能耗优化和输运腐蚀性分析,进行输运技术的经济性分析。项目研究成果将为燃煤电厂烟气的大规模CO2捕集和输运过程的节能降耗提供扎实的理论基础。

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燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究常见问题

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燃煤电厂烟气大规模CO2捕集过程关键问题研究文献

现有燃煤电厂烟气脱硫改造方案的经济评价:燃煤电厂烟气脱 … 现有燃煤电厂烟气脱硫改造方案的经济评价:燃煤电厂烟气脱 …

现有燃煤电厂烟气脱硫改造方案的经济评价:燃煤电厂烟气脱 …

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大小:231KB

页数: 6页

在新建机组烟气脱硫经济评价的基础上,介绍了最新研究开发的以改造因子为特征的现有机组烟气脱硫的经济评价方法,并进行了实例分析。

CFD数值模拟在燃煤电厂烟气脱硝系统改造中的应用 CFD数值模拟在燃煤电厂烟气脱硝系统改造中的应用

CFD数值模拟在燃煤电厂烟气脱硝系统改造中的应用

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大小:231KB

页数: 4页

阐述了流场优化对SCR脱硝系统的影响,对流场优化的关键技术进行了分析。并通过ANSYS系列软件对某2×600 MW机组整个烟气脱硝系统进行数值模拟,对省煤器出口到空预器的烟道系统、均流格栅、导流板、喷氨格栅、催化剂等装置进行了优化设计。

烟气捕集概述

随着电炉炼钢技术的发展,从国外引进的大中型超高功率电炉已越来越多。目前,中小型电炉除尘采用半密闭罩确实有其他罩形不可比拟的优越性。但是,半密闭罩如不加以改进直接用于大中型超高功率电炉,将会出现罩内炉顶设备工作环境恶劣及由罩内吸入的烟气温度高,易烧滤袋等缺陷。目前,应用于大中型超高功率电炉的烟气捕集形式一般均为屋顶罩+ 四孔(同时密闭冶炼区厂房),这种形式的捕集方案既可以捕集电炉各工况条件下产生的烟气、不影响冶炼工艺,又能改善炉顶设备工作条件,具有很大的优越性。但是,它有明显的不足,如除尘能耗高;厂房内冶炼区烟气弥漫,炉台上降尘量大,炉前工及天车工工作环境没有得到很好地改善。

我国有公司吸取国内外电炉除尘的有关经验、教训,经过多年的探索与实践,终于找到了 一种较为理想、符合我国国情的捕集罩,可与第四孔相结合--天车通过式集烟罩。它是综合了屋顶罩+四孔及半密闭罩的优点的一种捕集形式。天车通过式集烟罩主要由导流罩、顶吸罩组成。导流罩做至距天车下缘100~200mm处,顶吸罩罩口距天车100mm处,中部断开处留有能使天车(行车)自由通过的位置,故称为天车通过式集烟罩。导流罩包括固定导流罩和移动导流罩。固定导流罩设置于炉侧和炉后,移动导流罩设置于炉前,设高低位轨道向变压器室方向开启。移动导流罩与固定导流罩在电炉上方形成一个导流罩罩口,罩口截面面积根据热射流的气流断面积公式进行设计,可略微缩小。炉前移动罩与固定罩敞开部分设计门开启机构。

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烟气捕集捕集原理

电炉冶炼时,产生的大量烟气根据热辐射原理上升,此时导流罩迫使烟气在导流罩的范围内上升,减少烟气流与空气的混合,同时又抑制车间横向气流的干扰。烟气上升至顶吸罩下沿时,受引风机的负压作用,加上烟气流原有的运动惯性,烟气继续上升进入顶吸罩,然后通过管道进入除尘器净化。横向布置电炉的半密闭集烟罩分固定罩与移动罩,它们均在电炉上方,加废钢及检修时,将罩移到变压器顶部。

将半密闭罩原在天车下面的移动罩的主体(上部) 移到天车的上部,同时将其根据厂房条件加深并改善气流条件,从而变为天车通过式集烟罩的顶吸罩;将半密闭罩的固定罩上口渐缩,变形为天车通过式集烟罩的导流罩;炉后部分两跨厂房之间将导流罩与顶吸罩连接。 由低捕集罩(类似低伞形罩)变为中部断开的高捕集罩(类似高伞形罩),其中高温电炉烟气用高伞形罩捕集有利,而中部断开则会增加周围空气的混入量和横向气流干扰的不利因素。顶吸罩加深、容积加大、罩形改善、导流罩上口缩小,使得烟气流上升至导流罩上口时截面较小,继续上升并扩散至顶吸罩下口时,也不易溢出,弥补了中部断开的不足。

捕集罩的工作温度大为降低,同时集烟罩各组成部分基本不相关,固定导流罩固定在平台上,移动导流罩可沿高低位轨道向变压器房侧移动,顶吸罩固定在厂房顶,不存在对接吻合,使得结构更简单、更可靠。顶吸罩不存在变形的问题,导流罩工作条件较好,反之,即使出现一些变形也不影响冶炼生产及除尘设施的正常运行。导流罩的设置客观上对电炉安全生产有一定的益处,当冶炼发生大沸腾或意外爆炸事故时,导流罩可起到安全防护作用。

天车通过式集烟罩也可认为是屋顶罩的改进。屋顶罩在电炉烟气捕集中由于受到厂房和厂房内设备(如天车)的影响,使屋顶罩距电炉热源表面的距离过大。烟气在热射流的作用下,在上升过程中不断混入周围空气,使气流截面逐渐扩大,烟气流量增加,加上横向气流对热气流的影响,热气流上升过程中出现偏斜,使屋顶罩的罩口尺寸在设计中增加了许多安全系数。罩口面积过大,排风量就更大。为了更好地把屋顶罩应用于大中型电炉除尘系统中,就不可避免地对屋顶罩进行改进。一是可在电炉炉后与两侧设置挡风板,至天车下缘,避免横向风对电炉热气流的影响,并起导流的作用;二是将原根据厂房屋架设计的罩口向下延伸至天车上方,进一步缩小了受横向风干扰的空间,三是为了能正常检修电炉设备或更换水冷电缆、炉体,将电炉一侧的挡风板改为可移动的移动导流罩;四是可将导流罩下部适当敞开,使之成为低温进风区,降低了热气流的温度。这样就形成了天车通过式集烟罩的雏形。天车通过式集烟罩能大大的减少系统处理风量,从而降低了系统总投资及运行电耗和运行费用。由此可知,该设备既解决了半密闭罩不能捕集加料和出钢产生的二次烟尘、罩内电炉设备工作环境恶劣等缺点,又解决了屋顶罩除尘电耗高、捕集效果易受横风干扰等弊端,用于大、中型超高功率电炉。

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南化研究院烟气二氧化碳捕集技术取得新突破

据造价通信息网了解,由南化研究院承担的烟气二氧化碳(CO2)捕集技术取得新突破,膜吸收法烟气二氧化碳捕集技术和新型胺基溶剂捕集烟气二氧化碳工艺技术开发项目在近日通过了中石化科技部组织的科研成果评议。

膜吸收法烟气二氧化碳捕集技术开发项目筛选了适合进行膜吸收二氧化碳捕集的中空纤维膜组件,研究了流体在膜组件内的流动及分配方式对传质效果的影响;开发了适用于膜吸收二氧化碳的配方型脱碳溶剂,新的配方溶液再生能耗显著降低;建成一套用于连续吸收和再生试验的模试装置,研究了气体流量、溶液流量、溶液温度、溶液浓度等操作条件对吸收效果的影响。模试结果表明,与现有乙醇胺(MEA)装置的消耗水平相比,溶剂损失下降了73%,再生能耗降低了30.6%。该项目通过理论和试验研究,建立了膜吸收传质的计算模型,编制了烟气处理量每小时3000标准立方米的膜吸收法二氧化碳捕集工艺方案,关键技术已申请专利2项。评议专家建议尽快开展放大试验研究。

新型胺基溶剂捕集烟气二氧化碳工艺技术开发由南化研究院和胜利油田分公司共同承担。本项目根据电厂燃煤烟气特点,针对烟气二氧化碳捕集存在的能耗高、溶剂损耗大等难题,开展新型胺基烟气二氧化碳捕集溶剂的开发。模试结果表明,在二氧化碳捕集率大于90%的条件下,再生能耗较MEA法降低30%以上,抗氧化降解能力明显提升。采用新型胺基溶剂在现有工业化装置条件下,开展了每天100吨燃煤烟气二氧化碳捕集中试研究及评价,二氧化碳捕集率大于80%,每升溶液吸收二氧化碳大于22升,每吨二氧化碳消耗蒸汽1.395吨。该项目关键技术已申请7件发明专利,专家建议尽快推广应用。

据了解,二氧化碳的捕集、利用及封存(CCUS)是目前国际社会关注的热点课题。二氧化碳的捕集方法中,膜吸收法和化学吸收法是对烟道气二氧化碳捕集最有前途的方法,具有很好的应用前景。

 

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