本发明属于碳捕集热力学性能领域，尤其涉及一种多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法。
背景技术：
1、碳捕集技术是缓解控制二氧化碳排放和全球变暖的重要方式，其中，吸附方式由于采用固态吸附剂，相比于吸收剂化学吸收方式极大地降低了对环境的影响且具有再生耗热量低、所需设备少等优势，已成为当前最为成熟的示范技术之一。
2、整个吸附捕集过程中，解吸过程所需要的热量和功量是影响整个捕集装置热性能的主要因素。在理论分析方面，捕集过程的能耗评价通常依附于对吸附—解吸过程中吸附模型以及固—气传热传质方程的求解来实现，而对于捕集过程的效率评估，基于最小分离功的碳泵循环模型可用于从热力学第二定律效率的视角来表征捕集过程的能效。值得注意的是，为防止co2溢出，吸附过程通常结束在突破点之前，吸附床层内部通常在轴向上存在非均匀递减分布的co2吸附容量，即靠近入口处的co2吸附容量高于出口处。基于此，吸附结束时刻吸附床内存在非均匀co2吸附容量场，当高温解吸过程完成后，吸附床体不同吸附容量区域的回收率将不同，而捕集分离过程的功耗尤其是最小分离功与回收率等参数并非简单的线性关系，这使得分离过程的最小分离功若按照捕集过程的平均回收率来计算将会造成一定偏差。
3、另一方面，由于不同位置的吸附材料吸附发生时刻不同，在吸附操作完成后，靠近腔体出口处的吸附材料温度要明显不同于入口附近，吸附床层整体将呈现非均匀温度场，整个吸附—解吸过程的解吸热耗以及耗并不能按照完全理想吸附条件下的吸附温度和分压力来评估，因此，如何针对非均匀co2吸附容量以及温度分布建立真实捕集过程中热力学模型来更加精确评估其能耗和耗需要进一步探究。
4、现有技术中有一种间接换热变温吸附碳捕集技术的热力学碳泵循环构建方法，将热力学研究方法应用在碳捕集技术领域里，以循环系统中吸附剂材料、吸附相和烟气的物性为基础，构建热力学碳泵循环过程，该过程以co2吸附量-co2分压—温度三者的关系呈现，提出了碳泵循环的基本构建方法，为间接换热变温吸附碳捕集系统的设计提供了热力学方面的能效评估方案，然而，该模型仍然存在一定的不足，吸附结束后材料的吸附量实际吸附过程剥离，吸附量由理想吸附温度和分压值计算得到，造成吸附床层内的非均匀吸附容量分布被忽略，进一步使得捕集过程的最小分离功及效率的计算出现偏差，从而对能耗和耗评估产生影响。
5、另一种面向变温吸附碳捕集技术热能利用效率的评价方法，通过对标流程—明确评价对象—设立边界—收集分析数据—效能评价等步骤完成了完整的基准对标，从而针对变温吸附碳捕集技术热能利用效率形成了实证分析体系。对于不同边界下变温吸附碳捕集下的评价框架和标准实验方法进行了对标，为碳捕集能效分析的整体框架整合提供了合理的基准。然而该方法中对于捕集能耗的计算仍旧不够细致，单位捕集能耗及效率由集总模型得到，同时采用实验对标的方式只能得到有限个数的测点温度和浓度值，对于实际捕集过程中能耗变化和非均匀场量的分布评估仍不够全面。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，包括：
3、定义吸附床参数，对吸附床进行节点划分，获得若干个离散节点，基于吸附床参数分别对若干个离散单元求解传热传质微分方程，获得最终吸附状态参数；
4、基于所述最终吸附状态参数构建若干个离散点对应的吸附-解吸循环过程，计算获得每个吸附-解吸循环过程的热力学循环参数；
5、基于所述最终吸附状态参数与所述热力学循环参数计算获得全部节点单元循环过程的整体热力学性能参数。
6、可选的，获得最终吸附状态参数的过程包括：
7、基于吸附床参数分别对若干个离散单元求解传热传质微分方程，获得最终吸附状态参数，其中，所述传热传质微分方程包括吸附方程、质量平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程；所述最终吸附状态参数包括但不限于吸附床内部的非均匀吸附co2容量、吸附材料温度；所述能量平衡方程包括气相能量平衡方程、固相吸附材料能量平衡方程、冷却管壁能量平衡方程、冷却流体能量平衡方程。
8、可选的，通过吸附等温线方程计算各节点单元在不同温度和分压力下的co2吸附量分布。
9、可选的，所述热力学循环参数包括各个节点对应的co2解吸量、回收率、最小分离功、解吸热量消耗、解吸热消耗。
10、可选的，单个节点的所述解吸热量消耗基于节点最终解吸温度、吸附阶段最终时刻材料温度、容器体积、吸附材料体积、各气体组分的解吸潜热、容器密度和比热容、吸附材料密度和比热容，采用如下公式计算得到：
11、
12、式中，qdes.j，tdes.j，ts.j，vwall.j，vs.j，δqi.j，δhi分别为解吸节点j消耗的解吸热、最终解吸温度、吸附最终阶段材料温度，容器壁体积，吸附材料体积，不同节点单元组分i的解吸容量以及解吸潜热，ρw，ρs分别为容器密度和吸附材料密度，cpw，cpg，cps分别为容器壁比热容、气体组分比热容和吸附材料比热容。
13、可选的，基于节点消耗的解吸热量、环境温度与解吸温度计算获得所述解吸热消耗。
14、可选的，所述整体热力学性能参数包括总回收率，比热耗、最小分离功、比耗、效率。
15、可选的，获得整体热力学性能参数的过程包括：取各个节点的co2解吸容量之和与吸附量之和的比值作为总回收率；基于各个节点消耗的热量总和与各个节点的co2解吸量总和计算得到比热耗；基于二氧化碳初始浓度、回收率、分离温度计算节点的最小分离功，由各个节点的最小分离功之和计算得到碳捕集过程中的最小分离功；基于热量值、解吸温度值与环境温度值计算每个节点的解吸热量，基于各个节点的co2解吸量、解吸热量、充气功量消耗、抽真空功量消耗计算获得比耗；基于最小分离功与比耗比值计算获得效率。
16、可选的，单个节点单元内co2解吸的最小分离功基于二氧化碳初始浓度、节点的回收率以及分离温度得到，公式如下：
17、
18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
19、本发明定义吸附床参数，对吸附床进行节点划分，获得若干个离散节点，分别对若干个离散节点进行求解传热传质微分方程，获得最终吸附状态参数；基于最终吸附状态参数构建若干个离散点对应的吸附-解吸循环过程，计算获得每个吸附-解吸循环过程的热力学循环参数；基于最终吸附状态参数与热力学循环参数计算获得全部循环过程的整体热力学性能参数。
20、本发明提出的多节点解吸的碳捕集过程热力学性能计算方法，充分考虑了实际吸附过程中吸附床内部的非均匀容量分布，与传统的集总模型相比，多节点解吸模型克服最小分离功由回收率等参数非线性求解带来的集总模型偏差问题，有助于获得碳捕集过程更精确的能耗和耗结果；同时，多节点热力学模型可有效揭示吸附床内部温度场、热量场以及量场分布规律，从而促进解吸温度场的最优匹配设计，降低解吸能耗。
21、附图说明
22、构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
23、图1为本发明实施例的方法流程示意图；
24、图2为本发明实施例的吸附床沿轴向节点划分示意图；
25、图3为本发明实施例的多节点解吸热力学循环模型示意图；
1.一种多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
6.根据权利要求4所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的多节点解吸的变温吸附碳捕集热力学性能计算方法，其特征在于，
