基于燃煤电厂CO2捕集与资源化利用的新型电–热–化多联产系统

燃煤电厂CO2捕集与资源化利用对实现“双碳”目标意义重大。为降低燃煤电厂CO2捕集与资源化利用过程的能耗与经济成本,提出一种基于燃煤电厂CO2捕集与资源化利用的新型电–热–化多联产系统。以燃煤电厂富氧燃烧系统、可再生能源水电解制氢系统及CO2加氢制甲醇系统为研究对象,采用模拟计算方法开展了新型电–热–化多联产系统的集成优化研究,并分析其热经济性能。在物料传递方面,燃煤电厂富氧燃烧捕集的CO2和可再生能源水电解产生的H2用作CO2加氢制甲醇;水电解产生的副产物O2用于燃煤电厂的富氧燃烧。在能量集成方面,燃煤电厂为CO2加氢过程中提供电力和热量,CO2加氢过程的余热被回收到燃煤电厂和供热系统,获取额外的发电和供热。热力学分析结果显示,近80%燃煤电厂富氧燃烧捕集的CO2可用于生产甲醇,所提新型系统的物料匹配良好。基于毛发电量600MWe燃煤电厂的集成优化,所提方案的净发电量、供热和甲醇产量分别达到449.06MWe、217.17MWth和201.70t/h,实现了电–热–化的多联产过程。经济性分析结果显示,由于供热系统带来了额外的经济收益,所提方案的发电成本降至63.26美元/MWh,低于常规燃煤电厂CO2捕集耦合系统的发电成本;同时,由于所提方案中CO2加氢制甲醇系统节省了CO2原料成本和燃料动力成本,甲醇成本降至696.71美元/t,其中,可再生能源水电解制取的H2价格对甲醇成本具有决定性影响,降低H2价格对新型电–热–化多联产方案走向工程化应用至关重要。

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