氨水溶液作为CO₂吸收剂具有较好的应用前景,然而氨水脱除CO₂工艺的高能耗使得其应用于燃煤电站时将带来电站发电效率的显著降低和发电成本的显著上升。本文针对氨水溶液脱除CO₂工艺的能耗问题展开研究,通过参数优化、流程设计和吸收剂改良降低氨法脱碳工艺的能耗,并进行了氨法脱碳系统应用于大型燃煤电站时的经济性分析。在氨水溶液脱除CO₂工艺参数优化方面,本文建立并验证了针对NH₃-CO₂-H₂O体系的速率模型,利用该模型得到了各工艺参数对系统能耗的影响规律。从显热、气提热和反应热变化分析了参数影响CO₂解吸能耗的机理,同时考虑了逃逸氨处理导致的氨再生能耗对系统总能耗的影响。采取正交化试验方法,获得了CO₂解吸能耗和总能耗最低时的操作条件和能耗数据,揭示了显著影响系统能耗的关键参数,得到了在优化工况下的CO₂解吸能耗为2.85 MJ/kg CO₂以及系统总能耗为4.07 MJ/kg CO₂。在氨水溶液脱除CO₂工艺流程设计方面,本文提出了一种新型氨法脱碳流程,整合了CO₂吸收、CO₂解吸、逃逸氨清洗、烟气脱硫、产物净化和氨再生过程,实现了逃逸氨的低耗再生和解吸塔结晶问题的消除。通过实验室规模填料塔实验研究了关键参数的影响规律,建立并验证了针对NH₃-SO₂-CO₂-H₂O体系的速率模型。利用模型对该新型流程进行了可行性分析,指出新型流程的应用能使系统总能耗降低至2.6 MJ/kg CO₂。在氨水溶液改良方面,本文考察了氨/哌嗪（PZ）混合吸收剂应用于燃煤电站烟气CO₂脱除时的系统表现。建立并验证了针对NH₃-PZ-CO₂-H₂O体系的速率模型,得到了PZ的加入对氨水脱除CO₂过程的影响规律。研究表明,PZ的加入显著提升了CO₂的吸收速率,同时也增大了氨的逃逸速率。在常规氨法脱碳流程下,PZ的加入将使CO₂解吸能耗降低至2.3 MJ/kg CO₂,但会同时显著增加氨再生能耗,从而增加系统总能耗;而在本文新型流程下,PZ的加入使得系统总能耗进一步降低至2.47 MJ/kg CO₂。在氨水溶液脱除CO₂工艺经济性方面,本文研究了常规流程氨法脱碳工艺以及新型流程下的氨法脱碳工艺和NH₃/PZ混合吸收剂脱碳工艺应用于大型燃煤电站时对电站发电效率和发电成本的影响,得到了影响二者的关键因素。研究发现三种脱碳工艺的应用将使得电站净发电效率从38.9%分别降至27.7%、30.3%和30.9%,对应CO₂规避成本分别为$83、$66和$62/t CO₂,表明流程优化和吸收剂改良显著提升了氨法脱碳工艺经济性。