一种基于固体吸附剂的烟气CO2捕集系统运行智能调控方法与流程

    技术2025-01-06  49


    本发明涉及co2捕集,特别是涉及一种基于固体吸附剂的烟气co2捕集系统运行智能调控方法。


    背景技术:

    1、目前,随着对环境保护和节能减排的日益重视,烟气二氧化碳的捕集成为重要的课题。烟气二氧化碳捕集技术主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法等。其中,固体吸附剂法具有吸附容量高、再生能耗低、操作简单等优点,是一种具有发展前景的烟气co2捕集技术。目前,市面上具有较优异的基于固体吸附剂的烟气二氧化碳捕集系统,如cn220939858 u一种基于固体吸附材料的节能型烟气co2捕集系统中展示的,捕集系统沿烟气流动方向依次设有脱硫塔、加热装置和co2捕集装置,加热装置对脱硫塔后低温烟气加热后用于co2捕集装置进行co2捕集,co2捕集装置出口烟气进入与co2捕集装置相连的蒸发干燥装置或空预器,将烟气余热进行利用,降低系统运行能耗,进而能够解决烟气co2捕集技术普遍能耗高问题。但是,上述专利存在一些问题:系统运行中捕集的高温二氧化碳未能得到最优利用,且装置运行过程中未能有根据根据实际工况的变化进行动态调整各机构,使其能耗最低、资源利用率最大的最佳运行方式来运行工作,因此未能实现系统的能量优化,也因此导致装置运行成本偏高,限制了其大规模应用。

    2、因此,需要对现有的基于固体吸附剂的烟气二氧化碳捕集系统的运行方法做进一步改进,以最大限度的调控系统能量的优化利用,降低运行能耗成本。


    技术实现思路

    1、针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种基于固体吸附剂的烟气co2捕集系统运行智能调控方法,解决了现有基于固体吸附剂的烟气co2捕集系统能量未能优化运用而能耗高、运行成本偏高的问题。

    2、为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

    3、一种基于固体吸附剂的烟气co2捕集系统运行智能调控方法,包括以下步骤:

    4、步骤s1、使用热源将原烟气加热到第一设定温度t1;

    5、步骤s2、加热后的原烟气进入到二氧化碳吸附装置中,所述二氧化碳吸附装置内内部设置有固体吸附材料,所述固体吸附材料吸附原烟气中的二氧化碳并同时放热,所述原烟气经所述固体吸附材料吸附后变为脱碳烟气;

    6、步骤s3、将吸附二氧化碳后的所述固体吸附材料输送至二氧化碳脱附装置中,加热固体吸附材料至第二设定温度t2以上以对所述固体吸附材料进行解吸脱附,产生高温二氧化碳气体和脱碳后的固体吸附材料;

    7、脱碳后的所述固体吸附材料输送回二氧化碳吸附装置中以循环利用;

    8、步骤s4、判断△h碳原≥△h碳原是否成立,式中,△h碳原为高温二氧化碳气体用于加热原烟气的热转化量,△h碳水为高温二氧化碳气体用于气水换热装置补水的热转化量;

    9、若成立,则高温二氧化碳优先回到气气换热装置中用于加热原烟气;

    10、若不成立,则高温二氧化碳优先流入到气水换热装置中用于加热补水。

    11、进一步地,所述步骤s1中原烟气加热前还包括选择热源步骤:

    12、判断p谷/α电热≤p实是否成立,式中,p谷为谷价电价,α电热为电热转化效率,p实为实时电价;

    13、若成立,则优先采用固体蓄热材料作为热源加热原烟气到设定温度t1;

    14、若不成立,则优先采用电加热装置发出的电能作为热源加热原烟气到设定温度t1,此时固体蓄热材料同步蓄热。

    15、进一步地,所述步骤s2中还包括二氧化碳吸附装置内部脱碳烟气温度的判别步骤:

    16、判断640℃≤t3≤660℃是否成立,式中t3为所述二氧化碳吸附装置内部脱碳烟气的温度;

    17、若成立,维持所述热源输出功率w电不变;

    18、若不成立,则将t3与取值范围边界值相比较,

    19、若t3<640℃,增加所述热源输出功率w电;

    20、当t3>660℃时,降低所述热源输出功率w电。

    21、进一步地,所述热源输出功率w电每次增加和降低的幅度为所述热源最大输出功率的2%。

    22、进一步地,所述s2还包括脱碳烟气的利用步骤:

    23、判断α脱原≥α脱空是否成立,式中,α脱原为所述脱碳烟气用于加热所述原烟气的换热效率,α脱空为所述脱碳烟气回用至空预器的换热效率;

    24、若成立,则优先将所述脱碳烟气回到气气换热装置中用于加热原烟气;

    25、若不成立,则优先将所述脱碳烟气回用至空预器。

    26、进一步地,α脱原的计算式为:α脱原=δt1/t1,式中,δt1通过以下测定方法获得:1nm3/min的650℃空气通过换热装置循环间接加热10nm3/min的50℃空气,高温空气温度降低至100℃时,低温空气的温度t4上升幅度,即δt1=t4-50;

    27、α脱空的计算式为:α脱空=δt2/t1,式中,δt2通过以下测定方法获得:1nm3/min的650℃空气进入空预器循环间接加热10nm3/min的50℃空气,高温空气温度降低至100℃时,低温空气的温度t5上升幅度,即δt2=t5-50。

    28、进一步地,δh碳原通过以下测试方法确定:1nm3/min的800℃空气循环间接加热10nm3/min的50℃空气,δh碳原=(t3-50)×c空气,式中,t3为气气换热装置两侧的空气温度趋同时的温度,c空气为50℃下的空气比热;

    29、δh碳水通过以下测试方法确定:测定方法为1nm3/min的800℃空气循环间接加热10l/min的40℃纯水,δh碳水=(t4-40)×纯水比热c水,式中,t4为气水换热装置两侧的空气与水温度趋同时的温度,c水为纯水比热。

    30、综上所述,与现有技术相比,本发明至少具备以下有益效果:

    31、本发明通过使用热源将原烟气加热到设定温度后,利用固体吸附材料将原烟气的中的二氧化碳吸附后脱附,再判断高温二氧化碳气体用于加热原烟气的热转化量大于等于高温二氧化碳气体用于气水换热装置补水的热转化量是否成立,针对不同的判断来灵活选择调节高温二氧化碳到不同的路径中,从而实现不同的用途,以使高温二氧化碳能量实现合理利用和分配,达到最优化的运行效果。整体智能调控根据实际工况的变化进行动态调整,有助于提高烟气co2捕集系统的效率和智能化水平,有效实现能量的优化利用,使烟气co2捕集系统可以一直以能耗最低、资源利用率最大的最佳运行方式来运行工作,进而实现系统运行能耗和运行成本的降低。



    技术特征:

    1.一种基于固体吸附剂的烟气co2捕集系统运行智能调控方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s1中原烟气加热前还包括选择热源步骤:

    3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s2中还包括二氧化碳吸附装置内部脱碳烟气温度的判别步骤:

    4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述热源输出功率w电每次增加和降低的幅度为所述热源最大输出功率的2%。

    5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述s2还包括脱碳烟气的利用步骤:

    6.如权利要求5所述的方法,其特征在于,

    7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,


    技术总结
    本发明涉及一种基于固体吸附剂的烟气CO<subgt;2</subgt;捕集系统运行智能调控方法,通过使用热源将原烟气加热到设定温度后,利用固体吸附材料将原烟气的中的二氧化碳吸附后再脱附,最后针对不同的判断来灵活选择调节高温二氧化碳到不同的路径中,从而实现不同的用途,以使高温二氧化碳能量实现合理利用和分配,达到最优化的运行效果。方法的智能调控根据实际工况的变化进行动态调整,有助于提高烟气CO<subgt;2</subgt;捕集系统的效率和智能化水平,有效实现能量的优化利用,使烟气CO<subgt;2</subgt;捕集系统可以一直以能耗最低、资源利用率最大的最佳运行方式来运行工作,进而实现系统运行能耗和运行成本的降低。

    技术研发人员:晋银佳,郭栋,张杨,杜振,刘志江,喻江,胡益章,赵冰,李森
    受保护的技术使用者:华电电力科学研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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