燃气轮机CO2捕捉和封存系统运行研究

摘要

本次研究分别采用MEA和离子液作为吸收剂对高井电厂CO2捕集系统设备进行了试验以及系统参数优化运行。在保证系统CO2捕集率大于80%的条件下，通过调整再生温度、烟气进吸收塔温度、吸收剂循环流量等，考察CO2捕集系统捕集率、蒸汽消耗、电耗、吸收剂消耗、冷却水用量、除盐水消耗等系统参数及运行状况。
　　MEA吸收剂试验结果表明CO2捕集系统的捕获效率对于再生温度敏感性较高。再生温度控制在112～113℃时，系统CO2捕获效率可达到89～92%，能耗为3.96GJ/tCO2。考察MEA贫液循环流量为5.0～6.0m3/h对吸收效率的影响，得知相同再生温度下，提高吸收剂的循环流量有利于CO2吸收。在以上循环流量范围内，贫液循环流量对系统电耗影响不大，系统吸收剂循环流量为6.0m3/h，不会对系统电耗产生显著影响。进吸收塔烟气温度对吸收效率的影响结果表明，当MEA再生温度控制在112～114℃，控制进塔烟气温度在35～37℃的范围内，吸收塔具有良好的吸收效率。从降低捕获系统电耗的角度出发，进吸收塔烟气温度应控制在37℃左右。试验过程还对捕集系统水平衡状况进行了评估，为达到系统水平衡，洗涤塔塔底平均排水量为60.9kg/h，捕集系统整体除盐水消耗量为0.48t/hCO2。
　　北京高井电厂CO2捕集系统试验及参数优化结果表明：MEA再生温度控制在113±1℃时，系统CO2捕获率平均值为90.6%，MEA消耗量为1.93kg/tCO2，再沸器低压蒸汽消耗量为1.67t/tCO2，再沸器热负荷为3.96GJ/tCO2，CO2捕获电耗（不含压缩和液化）为98kwh/tCO2，运行总成本（未包括压缩、液化）为214.7CNY/tCO2。该CO2捕集系统达到了设计出力，技术指标符合要求，能够实现在人为监视的条件下自动控制，安全运行。
　　对于捕获后的CO2封存，最适合高井CHP电厂的技术选择应为深部咸水层封存。它拥有最高的存储体积，最安全的封存和监控手段，如果发生存储层泄漏位咸水层上部的活性贮油层，而这一层由于油、气开采所需的生产检测设备可以继续利用，方便后续生产。但由于深部咸水层的封存没有任何商业利用价值，对于CO2捕捉只会陡增投资，所以该项方案更适用于政府性行为。而油、气田封存不但前期投资较少，其带来的生产效率的提高也是吸引开采企业联合投资的重要因素。研究指出最先设想的煤层封存，由于高井电厂所处煤层中煤的含气量较低，所以并不适用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 CO2的危害及排放现状

1.2 燃气电站CO2捕捉技术

1.3 本文研究目的及内容

第2章 CO2捕捉试验系统

2.1 系统出力

2.2 工艺系统

2.3 工艺选择

2.4 反应机理

第3章 CO2捕捉系统研究及优化

3.1 研究项目简介

3.2 研究参数及目标

3.3 影响因素分析（MEA）

3.4 捕集系统水平衡分析

3.5 试验结论及建议（MEA）

3.6 二氧化碳CO2捕捉系统优化方案

第4章 二氧化碳的封存研究

4.1 CHP电厂封存地点评估

4.2 CO2封存地点选择标准

4.3 高井电厂附近油田、地下咸水层和煤矿的潜在存储地评估

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 本文研究成果

5.2 本文创新点

5.3 进一步工作及展望

参考文献

致谢