变温吸附碳捕集系统能效性能对标分析

准确且合理的能耗分析对碳捕集技术规模化发展至关重要,其既是碳捕集技术节能降耗的必要前期准备,也是碳捕集过程开展绿色化、清洁化性能评价的重要数据基础。因此,在对碳捕集过程的能源转换共性展开探索的同时,迫切需要面向工程实践的需求,形成易于操作的能效性能对标分析方法,从而保证对类型技术的性能认知可以在合理且统一的评价平台上进行归纳与比较。本工作基于对标分析(Benchmarking Analysis)方法,对变温吸附碳捕集(TSA)过程的能耗分析方法进行了阐述,包括流程、参数、模型等。研究了吸附温度和解吸温度对TSA能效性能结果的影响,演示并量化了该方法的可行性,重点对边界变化对评价结果的影响进行了讨论。提出的对标分析方法对碳捕集技术的能效性能对标评估给出了较具体的指导。     

变温吸附碳捕集系统能效性能实验研究

燃烧后CO₂捕集技术（PCC）因易于与既有电厂结合而被认为是一项减少二氧化碳排放的重要技术。化学吸收、吸附和膜分离是PCC的主流技术。在CO₂吸附技术类中,变温吸附（TSA）是一种有效的吸附方法。近年来,TSA技术的能源消耗和能源转换效率问题成为人们对其大规模部署的关注焦点。然而,大多数的研究都是将数学模型和仿真方法应用于TSA的性能评估,缺乏足够的实验研究支持。为了对TSA系统的能源转化效率进行实验分析,开发了一套四步法TSA系统,能效性能是基本分离性能外的主要考察指标。实验采用沸石13X-APG作为吸附剂材料,根据实验测得的两组吸附等温线,计算了CO₂/N₂的吸附选择性系数。通过进气CO₂浓度、解吸时间、吸附温度和解吸温度对纯度、回收率、单位能耗和第二定律效率的影响分析,得到了4组实验结果。结果表明,第二定律效率的范围为3.24%～9.23%,回收率和纯度最高分别为83.97%和94.70%。解吸温度和进气CO₂浓度的升高,吸附温度的降低有利于分离及能效性能提升。延长解吸时间有利于分离和能效提升,但过长的操作时间反而使得效果变差,这会对工程中的运行策略优化产生积极的指导意义。