【摘 要】
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天然气是清洁能源,在中国化石能源消费结构中的份额逐渐加大。作为一种燃气燃烧设备,天然气炉窑在工业生产中发挥着不可替代的作用。虽然天然气的单位能耗碳排放量较低,但随着天然气的广泛使用,天然气炉窑将会成为一类无法忽视的碳排放源,因此有必要对天然气炉窑的碳减排技术进行研究。本文基于Aspen Plus软件对某天然气富氧燃烧炉窑进行CO2捕集的模拟研究。为提高模拟准确度,验证了模拟所需的PENG-ROB
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天然气是清洁能源,在中国化石能源消费结构中的份额逐渐加大。作为一种燃气燃烧设备,天然气炉窑在工业生产中发挥着不可替代的作用。虽然天然气的单位能耗碳排放量较低,但随着天然气的广泛使用,天然气炉窑将会成为一类无法忽视的碳排放源,因此有必要对天然气炉窑的碳减排技术进行研究。本文基于Aspen Plus软件对某天然气富氧燃烧炉窑进行CO2捕集的模拟研究。为提高模拟准确度,验证了模拟所需的PENG-ROB EOS物性方法。采用该物性方法构建了可对烟气实施CO2捕集回收的一级闪蒸分离系统、两级闪蒸分离系统和精馏分离系统。分析了三种碳捕集工艺系统的产品CO2纯度、碳捕集率、氧化剂中氧气浓度对单位综合电耗的影响。结合分析结果,设置单位综合能耗成本等一系列评价指标,利用熵权法和距离评价法对三种系统进行综合评价,确定合理的碳捕集方案。研究表明,PENG-ROB EOS物性方法搭配HYSYS数据库二元参数模拟的精确度高于默认的EOS-LIT二元参数,更适用于利用低温分离法的CO2捕集系统模拟。一级闪蒸分离系统在氧化剂中氧气摩尔分数为95%、碳捕集率为95.4%、产品CO2纯度为96.3%时,单位综合电耗最低,为776.9 k Wh/t CO2。两级闪蒸分离系统在氧化剂中氧气摩尔分数为95%,碳捕集率为94.7%,产品CO2纯度为98.0%时,单位综合电耗最低,为776.2 k Wh/t CO2。精馏分离系统在氧化剂中氧气摩尔分数为95%、碳捕集率为94.6%、产品CO2纯度为99.99%时,单位综合电耗最低,为853.0 k Wh/t CO2。由综合评价结果知,在目前CO2市场及政策下,采用精馏分离系统对天然气富氧燃烧炉窑烟气进行CO2捕集是比较合理的方案。研究结果对天然气炉窑碳减排工作有现实意义。
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