洁净煤技术

作者：邢晨健, 王瑞林, 赵传文

关键词：胺法脱碳,太阳能辅助碳捕集,光伏发电,光伏余热利用,燃煤电站碳捕集

为应对全球变暖问题，对现有的燃煤电站进行碳捕集改造以及大力发展清洁能源是势在必行的举措。化学吸收法在碳捕集技术中发展最为成熟，但其再生能耗极高严重影响了燃煤电站自身的发电效率，因此有学者提出通过清洁能源辅助碳捕集的利用方式，其中光热辅助碳捕集是应用最为广泛的，但该利用方式未发挥单一光热的利用潜力。通过利用聚光光伏发电过程中产生的大量低品位废热辅助碳捕集可以提高光伏系统效率同时对低品位废热进行了有效利用。基于此本研究构思了聚光光伏-光伏余热直接辅助碳捕集的新系统，建立了聚光砷化镓-余热辅助胺法脱碳的能量转化模型，验证了聚光光伏余热在质和量上都具有直接辅助胺法脱碳的潜力，依据热耗灵敏度分析优化了胺法脱碳系统关键参数，其最低热耗可达3.7GJ/ton CO2，分析了电池工作温度及辐照强度对系统碳捕集性能以及光电效率的影响规律，确定了电池最优工作温度为140℃。将新系统集成于典型600MW燃煤电站，并与参比系统比较可得：相较于单一燃煤碳捕集，电站发电效率提升6.01个百分点，同时增加光伏发电185.2MW；相较于单一光伏发电，光伏发电量降低15.79MW，但占接收太阳能70%的余热得到了有效利用，其可实现461.75t/h CO2捕集。新系统在典型日的光伏日均发电为61.8MW，日均碳捕集量为155.6t/h，为实现年碳捕集保证率达80%以上，需要约4km2以上的聚光面积。新系统通过利用光伏余热代替了原本的从电站低压缸抽汽，消除了碳捕集对电站的能源惩罚，同时将高品位的太阳能转化为了电，并对低品位的光伏余热进行了对口利用。系统最终实现了太阳能的高效利用以及化石能源的并行清洁利用。

来源：2021年第02期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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