温室效应导致的极端灾害气候现象日益频繁。温室效应贡献最大的气体是CO2,减少人为CO2排放是应对气候变化的有效手段。目前,降低大型固定CO2排放源的碳排放量被认为是最为可行、最有成效的方案。化学吸收技术是当今燃煤电站最为成熟、最易商业化和工业放大的脱碳技术之一。然而,现阶段该技术的能耗和水耗相对偏大,难以满足工业生产的要求。本文由吸收剂改良和工艺优化整合角度出发,对改善脱碳效果、降低工艺能耗,减少工艺耗水的可行性进行探索。吸收剂研究方面,已知吸收剂普遍存在低再生能耗与高吸收性能难以并存的尴尬,将不同性能的胺类混合有望改善吸收剂的整体性能。探索研究针对少数典型混合胺在特定反应器、特定工况下进行对比意义不大,也未给出任何可遵循配比规律及评定。本文在经过反应器进行优化选择后,运用常压下半连续实验对29种混合吸收剂CO2吸收再生特性在相同实验工况下进行了系统地对比研究,引进了增强因子和交互系数来对吸收剂混合配比原则进行了剖析,并对混合吸收剂种类的筛选开展了详细地讨论。研究发现,20%MEA+10%DETA和25%MEA+5%PZ是MEA为基准的混合胺中吸收再生综合性能最好的两种试剂,15%MDEA+15%DETA是MDEA为基准的混合胺中综合性能最好的试剂。前两者可在保证再生性能与30%MEA溶液基本相似的情况下,将吸收性能评分提高54%～76%,而后者则可在保证吸收性能30%MEA溶液基本相似的情况下,再生能耗下降25%左右；氨水是近年吸收剂研究的一个热点。尽管人们对氨水脱碳技术已由反应动力学和吸收热及中试进行了研究,得出了许多有益的结论。氨水技术优化参数的选取及调整思路,氨水逃逸控制的改进仍有较大提高空间。本文对氨水吸收再生CO2及氨水逃逸控制的实验研究发现,0.4mol CO2/mol NH3为推荐循环工艺贫液CO2负荷值,随着氨水浓度和操作温度的提升,氨逃逸现象加剧,1%的AEPD和1%的AMP添加剂甚至能将30min内的氨逃逸量降低33%左右。工艺改进方面,本文分析了现有工艺优化改进研究领域的进展,基于目前化学吸收技术水平衡研究缺乏及技术耗水过多的现状,分别对燃煤电站水平衡及化学吸收脱碳工艺内部水平衡进行了详细分析,提出了双水罐水自平衡工艺,利用化学吸收工艺系统内各部分水的再组织解决工艺水耗过大问题。最后,对300MW燃煤电站化学吸收脱碳工艺改进进行了估算。在半连续实验对各项操作参数的优化研究基础上,并结合水平衡改进工艺,完成了200Nm3/h燃煤烟气脱碳化学吸收试验平台的设计及搭建工作。该试验平台设计脱除率90%,试验拟测试不同化学吸收剂,在对填料吸收塔水动力学特性深入研究的基础上,提出反应器的优化改造方案。