Integration of Alkali Based Carbon Capture Technology with Power Generation Process

Sammanfattning

Denna studie undersöker integrationen av alkaliska koldioxidavskiljningssystem i naturgaseldade kombikraftverk (NGCC) som en del av insatserna för att minska koldioxidutsläpp från kraftverk baserade på fossila bränslen. Målet är att förbättra den miljömässiga hållbarheten genom att avsevärt minska koldioxidutsläppen och därmed bidra till globala insatser mot klimatförändringar. Forskningen omfattar en grundlig analys av viktiga driftparametrar, inklusive förhållandet mellan vätska och gas (L/G) för NaOH-lösning till rökgas i absorbersektionen, NaOH-koncentration, absorbertryck, flödeshastighet för absorbent och temperaturer för både absorbent och rökgas. Känslighetsanalyser genomfördes genom att variera dessa parametrar för att förstå deras påverkan på CO2-uppfångningsgraden. Utvärdering av nyckelprestandaindikatorer (KPI), inklusive CO2-uppfångningsgrad, lean och rich loading, samt den elektriska effektiviteten hos NGCC-kraftverket, baserades på basfallsscenariet. Dessutom användes pinchanalys för att optimera värmeintegration inom systemet, vilket minskar behovet av extern uppvärmning och kylning samt förbättrar den totala energiåtervinningen. Studien visar att en koldioxidupptagningsgrad på 90% medför en betydande energipåverkan, där nästan hälften av kraftverkets totala effekt konsumeras. Detta minskar den elektriska verkningsgraden från 43% till 21,3%, då energi omdirigeras till CO2-uppfångning och tillhörande processer som luftseparationsenheten (ASU) för syreproduktion i kalkugnen och CO2-komprimering för förvätskning. Det beräknade specifika primära energibehovet för undvikna CO2 (SPECCA) på 3,85 MJ/kg-CO2 för NGCC med NaOH-absorption var något högre än för NGCC med aminabsorption (3,45 MJ/kg-CO2), vilket belyser den högre energipåverkan hos NaOH-baserade processer. Dessutom har värmeintegrationsoptimering med hjälp av pinchanalys betydligt minskat externa uppvärmnings- och kylkrav och förbättrat energiåtervinning inom systemet. Även om alkaliska koldioxidavskiljningar visar lovande resultat för hög CO2-uppfångning i NGCC-system, drar studien slutsatsen att noggrann optimering av driftsparametrar är avgörande för att minimera energipåverkan och öka genomförbarheten för storskalig utsläppsminskning i kraftverk.