钙法脱碳新系统集成与实验研究

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控制和减少化石燃料燃烧所排放的CO2对于缓解全球变暖和温室效应具有重要意义。CO2捕集与封存技术作为燃煤电厂减少CO2排放最主要的一种方式,近年来得到了广泛的研究。在众多的脱碳技术中,利用CaO作为循环吸收剂,进行燃烧后循环捕集CO2的方案因吸收剂广泛易得、可循环使用、价格低廉等优点被认为是最有潜力的捕集技术。本文从实验研究和系统模拟两个方面出发,对钙法脱碳的相关规律进行了分析。首先,设计钙法脱碳实验的反应器及实验平台。通过控制反应温度,使得钙法脱碳的碳化过程与吸收剂再生的煅烧过程在同一个反应器中实现。搭建好的实验台包括完整的反应区、温度控制区、配气区以及在线测量区。实验平台在调试成功稳定运行后进行多次煅烧与碳化过程的研究。其次,本文比较了不同研究者进行钙法脱碳过程的实验条件,利用现有的实验设备确立本次研究的实验条件与内容。以十次煅烧/碳化过程为基础,利用烟气分析仪测量的CO2浓度变化,通过Matlab拟合浓度曲线进而求得吸收剂的循环转化率。另外对石灰石样品进行元素分析,对多次循环煅烧后的吸收剂进行SEM观察。后期在此基础上加入SO2气体,分析了SO2的通入对煅烧/碳化过程的影响,研究多次循环后性能衰减的吸收剂吸收模拟烟气中SO2的规律。在系统模拟方面,设计了在原电厂基础上耦合钙法脱碳、SOFC、燃气轮机与余热锅炉等模块的复合动力系统的流程,利用Aspen Plus软件对新系统进行模拟。在原电厂参数不变的情况下,比较耦合不同的模块之后系统性能参数的变化。另外对煅烧温度、脱碳效率、电池堆压力的变化引起全系统性能变化的规律做了分析。
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