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化 工 进 展 ·28· CHEMICALINDUSTRYAND ENGINEERINGPROGRESS2010年第29卷增刊 燃烧后C02捕获流程模拟研究进展 飞1 Tontiwachwuthikul 梁志武1’2，奚 7 PTl’2，那艳清17李文生1 (1湖南大学化学化工学院，C02捕获与封存国际合作中心(iCCS)，湖南长沙410082； ‘International 0A2，Canada) 摘要：重点介绍了Aspen 数对捕获性能及捕获成本影响的计算机模拟研究进展，并对今后的研究方向提出了建议。 关键词：二氧化碳；燃烧后捕获；过程模拟软件；参数模拟 根据联合国气候变化专家小组(PCC)对二氧近整个捕获流程运行费用的80％，使得基本MEA 化碳(C02)的捕获和存储(SRCCS)及排放方案流程处理发电厂烟气中C02的商业应用受到严重限 (SRES)的专门报告【l J，由化石燃料燃烧造成C02制[7Jo 排放量的增加已导致全球气候变化，如全球变暖和 用Aspen 海平面上升。 件进行C02捕获流程的设置和模拟是实现系统能量 人为的C02排放主要来自发电厂、交通运输和 集成和优化的有效手段，既可以减少运行费用，又 工业设施中化石燃料的燃烧。随着工业的发展，C02 可增加试验开发效益【8】。在建厂之前，尤其对于那 排放量急剧增加【2J。IPCC报道1970年至2004年期些为新技术应用而建立的工厂，有必要通过完整的 间全球C02排放量增长了约80％，据经济合作发展工艺配置和模拟来改善工厂可靠性，并提高生产能 组织(OECD)和国际能源署(1EA)数据【3】显示，力。对于一项新技术，能耗的估算往往取决于不同 工艺配置和模拟，以降低操作成本并增加中试工厂 现有电厂C02年排放量约106亿吨，占全世界排放 总量的40．6％，其中燃煤电厂76亿吨，占发电行业的收益。 排放量的72％。众所周知，我国是以煤炭为主要一 1 燃烧后C02捕获计算机流程模拟 次能源的国家，在我国约有76．8％的C02是煤燃烧 所排放的，作为燃煤大户，燃煤电厂烟气C02排放 随着计算机工业系统的发展，无论在硬件还是 量约占全国总排放量的38％，据《中国电力工业 软件方面，新兴的高性能计算机和过程模拟工具已 C02排放的现状及减排的潜力评估》报告分析，我 被用于过程模拟和控制。早期的计算机模拟工具只 国燃煤电厂2005年排放的C02约21亿吨，而到了用于单一操作单元，并且对于很多单元整合的复杂 2007年这一数字就超过了27亿吨14J。因此，减少过程很难收敛。目前的模拟软件工具对C02捕集与 C02排放量已成为一个紧迫的全球问题，而燃煤电 发电厂的综合模拟是可靠的。 厂烟气C02的分离回收尤其受到关注。 发电的热效率是一个关键因素。一个含有燃烧 要使如此巨大的C02排放量得以减少，C02的后基本胺C02捕获系统的发电厂与没有C02捕集的 捕获和储存(ccs)是实现大型排放源C02减排的电厂相比，由于从胺溶剂中再生C02的蒸汽需求， 一个颇有前途的手段，C02的捕获技术包括预燃烧 工作效率将会降低。解吸C02的再沸器热负荷对蒸 捕获、富氧燃烧和燃烧后捕获【5J；目前，普遍认为 汽成本影响很大，因此降低热负荷是使用水溶液吸 燃烧后捕获技术最为可行，因该技术最适合于对传 收解吸脱碳过程的一个研究重点。工艺配置和模拟 统燃烧设备进行以捕获C02为目的的改进，且其具 是最大限度减少热负荷的系统能量整合和优化最有 有节省设备投资和技术成熟程度更接近商业化的优 效的方法。 势。因发电厂烟气中C02分压低，且含有大量不溶 1．1计算机流程模拟工具