论文总字数：36155字

摘 要

人类活动造成的二氧化碳过量排放加剧了温室效应，已经造成了严重的环境问题。燃气电厂的综合发电成本、碳排放量都要低于燃煤电厂，因而各国政府都在积极推动燃气电厂的建设。对燃气电厂废气中二氧化碳进行集中处理，是可以从源头上减少碳排放的，对各国政府实现减排目标具有重要意义。

本文主要对450MW燃气电厂下基于乙醇胺溶液的燃烧后碳捕集装置进行过程设计与建模工作。在构建模型的基础上，对燃气电厂的碳捕集成本展开灵敏度分析。考察在不同碳捕集水平和不同贫液碳负荷下投资建设碳捕集装置的经济可行性，增强对燃气电厂谈不计成本的直观认知。这有助于我国优化能源结构，实现产业转型升级，在发展经济的同时注重环境问题。

关键词：碳捕集 乙醇胺 燃气电厂 Aspen建模

Modeling and economic evaluation of ethanolamine solution carbon capture device for gas-fired power plant

Abstract

Excessive emissions of carbon dioxide caused by human activities aggravate the greenhouse effect, which have caused serious environmental problems in the meantime. The comprehensive power generation cost and carbon emission of gas-fired power plants are lower than those of coal-fired power plants, so governments of all countries are actively promoting the construction of gas-fired power plants. At the same time, the centralized treatment of carbon dioxide in the exhaust gas of gas-fired power plants can reduce carbon emissions from the source, which is of great significance to the realization of emission reduction targets by governments of all countries.

In this paper, the process design and modeling of the carbon capture device after combustion based on ethanolamine solution in a 450MW gas-fired power plant are carried out. Based on the model, the sensitivity analysis of the carbon capture cost of gas-fired power plants was carried out. The economic feasibility of investing in the construction of carbon capture devices under different carbon capture levels and different lean liquid carbon loads was investigated to enhance the intuitive understanding of gas-fired power plants regardless of cost. This will help China optimize its energy structure, achieve industrial transformation and upgrading, and pay attention to environmental issues while developing the economy.

Key Words: Carbon capture; Ethanolamine; Gas-fired power plant; Aspen

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 我国能源结构现状 1

1.3 现有碳捕集技术 2

1.3.1 燃烧前碳捕集 2

1.3.2 富氧燃烧 2

1.3.3 燃烧后碳捕集 3

1.4 碳捕集技术研究现状 4

1.5 燃烧后碳捕集技术概况 6

1.6 研究思路和技术方法 8

1.7 论文主要内容 8

第二章 燃烧后碳捕集建模 9

2.1 碳捕集建模机理 9

2.2 燃烧后碳捕集装置建模框架 11

2.3 建模反应流程 13

2.4 吸收塔和汽提塔的工艺设计 13

2.4.1 柱直径的计算 13

2.4.2 吸收塔和汽提塔的设计参数 14

2.5 设计假设 16

2.6 仿真结果 18

2.7 小结 19

第三章 燃烧后碳捕集经济评估 20

3.1 燃烧后碳捕集装置的碳捕集成本计算示例 20

3.2 碳捕集成本仿真结果 22

3.3 同碳捕集水平改变贫液碳负荷对碳捕集成本的影响 26

3.4 同贫液碳负荷改变碳捕集水平对碳捕集成本的影响 28

3.5 同碳捕集水平改变贫液碳负荷对重沸器功耗的影响 29

3.6 同贫液碳负荷改变碳捕集水平对重沸器功耗的影响 31

第四章 结论与展望 33

参考文献 34

致谢 39

绪论

1.1 引言

全球变暖是近二十年来备受关注的环境问题和科学问题之一[1]，而人类活动导致的大气温室气体浓度的增加是造成全球变暖的罪魁祸首。

以2010年为例，二氧化碳作为最主要的温室气体,其排放量已经接近全球总温室气体排放量的80%。根据国际能源署（IEA）的预测，在三十年之后，全球的二氧化碳排放量将会达到57Gt。但是在国际能源署控制全球温升不超过2℃的蓝图中，二氧化碳排放量不能超过14Gt[2][3][4]。当下碳排放的居高不下，让控制全球变暖举步维艰。

众所周知，我国煤炭资源丰富。储量丰富的煤炭资源导致我国历史悠久的以煤炭为主要能源的工业体系。然而，我国这样的能源结构导致近数十年来火力发电以煤炭发电为主要发电方式，而燃煤电厂的污染物排放十分严重，二氧化碳和氮氧化物的排放量极大的问题导致我国能源结构调整和产业转型升级面临巨大问题，而存在的环保问题近年来也更加突出。

1.2 我国能源结构现状

燃煤以外的发电方式中，我国常规能源有核电，水电，风电，太阳能发电，燃油以及本文主要介绍的天然气发电，即燃气发电。

在此先介绍除本文介绍的燃气发电以外的发电方式，评估他们的优缺点。

请支付后下载全文，论文总字数：36155字