混合电子—碳酸根离子传导膜捕获电厂烟气二氧化碳应用研究

发布时间：2021-05-10 12:11

　　人类活动所引起的温室效应及由此造成的全球气候变化和对全球生态环境的影响正引起人们越来越多的重视。其中,二氧化碳（CO2）是大气中温室气体之一,化石燃料燃烧和工业过程的CO2排放量占人类活动温室气体总排放量的80%,被普遍认为是导致温室效应的最主要的原因。现如今,中国二氧化碳排放量最高的部门是电力和热力行业。有效减少和控制燃煤电厂CO2的排放量是缓解温室效应的关键。基于这一现状,本文采用混合电子-碳酸根离子传导（MECC）膜捕获燃煤电厂CO2。混合电子-碳酸盐离子传导膜为两相复合膜,能同时实现电子和碳酸根离子的传导。采用MECC膜捕获电厂烟气中CO2的方法,具有能耗低、操作简单、灵活性高的特点,同时还具有选择性好、渗透率高、与高温工艺流程兼容性高的优点。本论文应用Aspen Plus建立了 MECC膜捕获电厂烟气CO2系统的仿真模型,对该模型进行模拟计算和工艺优化;并基于600MW超临界机组,在CO2回收率为90%的条件下,分析对比采用MEA法和MECC膜法捕获CO2的电厂的电厂性能。得到以下结论:（1）水蒸气甲烷重整单元中,重整反应器的操作温度随燃烧反应器中甲烷进料量的增加而增加,且不... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 二氧化碳捕获技术现状
        1.2.1 燃烧后脱碳技术
        1.2.2 燃烧前脱碳技术
        1.2.3 富氧燃烧技术
    1.3 混合传导膜捕获二氧化碳技术
        1.3.1 混合传导膜分类
        1.3.2 混合传导膜的性能分析
        1.3.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 混合传导膜捕获二氧化碳系统概述
    2.1 混合传导膜简介
        2.1.1 混合电子-碳酸根离子传导膜结构
        2.1.2 混合传导膜的反应原理
    2.2 二氧化碳捕获工艺简介
        2.2.1 流程描述
        2.2.2 工艺优势
    2.3 过程模拟软件
    2.4 本章小结
第3章 水蒸气甲烷重整单元的仿真模拟
    3.1 引言
    3.2 水蒸气甲烷重整流程简介
    3.3 水蒸气甲烷重整模型建立与特点
        3.3.1 水蒸气甲烷重整模型简化
        3.3.2 水蒸气甲烷重整模型
        3.3.3 水蒸气甲烷重整模型特点
    3.4 水蒸气甲烷重整模型灵敏度分析
        3.4.1 燃烧反应器操作温度影响
        3.4.2 CH_4流量影响
        3.4.3 水蒸气甲烷重整工艺优化
    3.5 水蒸气甲烷重整单元模拟结果
    3.6 本章小结
第4章 混合传导膜捕获二氧化碳单元的仿真模拟
    4.1 引言
    4.2 混合传导膜膜性能影响因素
        4.2.1 温度
        4.2.2 传质推动力
    4.3 混合传导膜本体模型建立
        4.3.1 模型操作条件
        4.3.2 流程描述
        4.3.3 模拟结果
    4.4 混合传导膜捕获二氧化碳单元模拟
        4.4.1 MECC1/2模拟
        4.4.2 MECC3/4/5模拟
        4.4.3 CO_2压缩模拟
        4.4.4 能耗
    4.5 本章小结
第5章 捕获CO_2的电厂能效分析
    5.1 引言
    5.2 混合传导膜捕获CO_2的燃煤电厂性能分析
        5.2.1 电厂效率
        5.2.2 电厂煤耗率
    5.3 醇胺法捕获CO_2的燃煤电厂性能分析
        5.3.1 电厂效率
        5.3.2 电厂煤耗率
    5.4 电厂性能对比
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]地球变暖的原因和后果[J]. 周颖.  国土绿化. 2017(12)
[2]天然气蒸汽重整制氢技术研究现状[J]. 王斯晗,张瑀健.  工业催化. 2016(04)
[3]膜吸收技术捕获CO2研究进展[J]. 张卫风,舒建辉.  安全与环境学报. 2015(03)
[4]甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟[J]. 冯靓婧,曹长青.  青岛科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[5]甲烷催化燃烧反应工艺研究进展[J]. 蒋赛,郭紫琪,季生福.  工业催化. 2014(11)
[6]天然气转化制备合成气研究进展[J]. 吴海铭,吴红军,苑丹丹,王宝辉,张磊.  化学工业与工程技术. 2014(03)
[7]火电厂化学吸收CO2捕获工艺的应用与能耗分析[J]. 廖成成,李进,陈蕊,黄忠源,敬朝文.  北京交通大学学报. 2014(03)
[8]集成两级MCFC回收燃机排放CO2的复合动力系统研究[J]. 段立强,朱竞男,陈新明,杨勇平.  工程热物理学报. 2014(06)
[9]用于燃烧前二氧化碳捕集的固体吸附剂研究进展[J]. 王文举,邢兵,王杰.  精细石油化工. 2013(05)
[10]甲烷水蒸气重整反应研究进展[J]. 孙杰,孙春文,李吉刚,周添,董中朝,陈立泉.  中国工程科学. 2013(02)

硕士论文
[1]壁面进气回热型微反应器内甲烷催化部分氧化耦合水蒸气重整制合成气特性的数值研究[D]. 黄侨.重庆大学 2016
[2]MCFC电化学脱除燃煤电厂烟气CO2集成研究[D]. 夏堃.华北电力大学(北京) 2016
[3]新型回热燃烧器内甲烷/空气预混催化燃烧特性的数值研究[D]. 潘文丽.重庆大学 2015
[4]燃煤电厂脱碳技术模拟优化及CO2捕获就绪电厂效能分析[D]. 曹欣然.北京交通大学 2014
[5]燃煤电厂燃烧后CO2捕获性能及系统集成研究[D]. 李守成.华北电力大学 2012



本文编号：3179345