燃煤电厂醇胺吸收法脱碳系统流程的模拟及优化

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1、第32卷第10期华电技术Vo1．32No．102010年10月HuadianTechnology0ct．20l0燃煤电厂醇胺吸收法脱碳系统流程的模拟及优化庄荣，梁海文(1．华电电力科学研究院，浙江杭州310030；2．东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：采用一乙醇胺(MEA)吸收法进行烟气脱碳是比较成熟的技术，但也存在着再生能耗大的问题，影响其在燃煤电厂中的大规模应用，因而需要对脱碳流程进行优化。以430MW机组为研究对象，利用ASPENPLUS仿真软件对MEA吸收法燃煤电厂烟气脱碳流程进行了模拟，优化了脱碳流程及贫液负荷率、再生塔压力、再生塔人口温度、捕获率等关键参数

2、。仿真结果表明，经过合理优化可以有效降低再生能耗和物质消耗，从而降低脱碳成本。仿真结果与文献中的结果对比表明，利用ASPENPLUS模拟的脱碳系统结果数据是准确、可靠的。关键词：一乙醇胺；脱碳系统；ASPENPLUS；流程优化中图分类号：X701文献标志码：B文章编号：1674—1951(20t0)10—0021—04吸收法脱碳流程的计算结果是可靠的，能够为大型0引言脱碳系统的开发和实际运行提供指导。燃煤电厂是我国电力生产的主力，但每年也排1反应机制和脱碳流程放出大量的CO，给我国带来越来越大的环境压力和社会压力。为此，有必要大力发展CO捕集技1．1反应机制术，减少以CO为主体的温室气

3、体排放，实现社会ASPENPLUS仿真软件提供了用于模拟CO一的可持续发展。MEA—H：O体系的数据包，体系内发生的主要化学燃煤电厂的脱碳技术主要包括富氧燃烧、化学反应有链燃烧、化学吸收法、吸附分离等¨J。目前，利用2H2O；H3O+OH一，(1)醇胺吸收法对燃烧后的烟气中的CO：进行富集在CO，+2H2OHO+Hco；，(2)技术上较为成熟，已在化工行业得到成功应用。该HCO[+H，OHO+CO一，(3)方案对机组的改动较小，适用于国内大多数的燃煤C2H8NO(MEAH)+H2O机组，是燃煤电厂烟气脱碳的可行方案之一。C2H7NO(MEA)+H3O，(4)对于用醇胺吸收法来脱除烟气中

4、CO，国内、外C3H6NO；(MEACOO一)+H2O均进行了大量的研究工作一，其中，采用一乙醇C2H7NO(MEA)+HCO；。(5)胺(MEA)作为吸收剂的技术较为成熟并在化工行采用MEA吸收烟气中的CO：要求烟气事先经业中成功应用。但采用MEA吸收法也存在贫液流过脱硫脱硝系统处理，避免烟气中的SO与NO与量大、再生能耗大、设备氧化腐蚀较严重等问题，影MEA反应产生不可再生的反应物而增加吸收剂的响其在燃煤电厂大规模脱碳中的应用。研究表损耗。明，通过对脱碳流程的合理优化，可有效降低吸1．2脱碳流程收液的再生能耗，从而提高燃煤电厂烟气脱碳的经常规的脱碳流程如图1所示。脱硫脱硝后的烟济性

5、。气温度为40～50℃，处于MEA吸收的理想范围内。本文以430MW机组产生的烟气为研究对象，烟气由底部进入吸收塔。吸收液贫液由上部进入吸收塔，吸收烟气中的CO：后变成富液，由塔底流出，基于仿真软件ASPENPLUS建立了脱碳流程。通过脱碳后的烟气由塔顶排出。离开吸收塔的富液经过对脱碳流程的改进以及脱碳系统关键参数的优化，加压、换热进人再生塔，解吸出CO。解吸附后的贫有效降低了再生能耗。本文中仿真结果与已发表文液再经换热、冷凝、加压送回吸收塔，形成循环。其献中的结果对比表明，文中ASPENPLUS模拟MEA中，再生塔底部的再沸器需要消耗大量的能量，占据收稿日期：2010—08—31全部

6、能耗的80％以上。·22·华电技术第32卷流程再整合H的方法，以降低计算收敛难度，分解流程如图3所示。其中，吸收塔与再生塔均采用基于流率的Ratefrac模块，物性方法选用ELECNRTL。2．3系统优化采用质量分数为30％的MEA吸收液，利用ASPENPLUS对建立的仿真流程进行求解，并对流程、系统参数、捕获率等进行优化。图1烟气c0捕集系统流程图(1)贫液负荷率。如图4所示，随着贫液负荷率的增加，贫液流量增加，再沸器热负荷先增大后减2仿真实例小，在贫液负荷率(n(CO)／n(MEA))为0．20～2．1烟气参数0．25时，单位再沸器热负荷相对较小。选择国外430MW机组THA及75

7、％THA工况L下经过脱硫脱硝后的烟气为研究对象，经过脱硫、脱●●硝后的烟气温度为40℃，各组分的质量流量见表1。堰词ⅢI{表1烟气参数kg／h蠖嘴嘏质量流量爨组分位THA工况75％THA212况0．O70．130170．220．270．320．37贫液负荷率(n(CO2)／n(MEA))图4贫液负荷率对贫液流量与再沸器热负荷的影响2．2基于ASPENPLUS软件的仿真流程(2)CO：捕获率。针对THA工况，对烟气采取采用ASPENPLUS软件建