【摘要】：中國鋼鐵行業(yè)CO2排放量巨大,鋼鐵行業(yè)中主要的CO2排放源為高爐煤氣,高爐煤氣的Co2捕集對工業(yè)碳減排非常重要。本研究結(jié)合高爐煤氣組成特點,分析了煙氣的理化性質(zhì)對捕集技術(shù)的影響,結(jié)合捕集技術(shù)原理和工藝特點從捕集產(chǎn)物的物理化性質(zhì)、捕集材料的環(huán)境效益、操作運行條件、捕集工藝特征四個方面對捕集技術(shù)的特點進(jìn)行分析,優(yōu)選了膜分離法作為高爐煤氣的碳捕集方法。在此基礎(chǔ)上,將膜分離法與低溫深冷技術(shù)進(jìn)行整合,研究了高爐煤氣的膜與低溫深冷集成捕集技術(shù)。本研究采用PROII軟件對膜分離法、膜與低溫深冷集成技術(shù)進(jìn)行了模擬,研究了高爐煤氣中CO2在捕集過程中,捕集純度、捕集率、捕集能耗等參數(shù)變化規(guī)律。在獲得相同Co2分壓液態(tài)產(chǎn)物條件下,對比分析了膜——低溫深冷集成工藝和膜分離工藝捕集性能特征。研究表明:一種對CO2具有優(yōu)先滲透性且遵循溶解擴散原理的膜材料捕集高爐煤氣時,單級膜分離工藝難以同時達(dá)到高捕集純度和高捕集率的捕集目標(biāo),溫度的降低可以提升膜組件捕集CO2的純度,但是會降低CO2的捕集率。當(dāng)膜組件兩側(cè)壓力比和滲透氣CO2純度也相同時,進(jìn)料氣壓力越大CO2捕集能耗越大但膜面積越小。增加膜組件兩側(cè)的壓力比可以同時增加CO2的捕集純度和捕集率,但單位捕集能耗增加。通過對工藝中煙氣進(jìn)行回流,增加膜組件的階數(shù)可以提升工藝的整體捕集性能,但需要權(quán)衡回流氣中CO2的物質(zhì)的量與純度；優(yōu)化第二階膜組件兩側(cè)壓力條件可以降低工藝的總膜面積,提升工藝的捕集性能。膜——低溫深冷集成工藝通過煙氣回流和增加膜組件階數(shù)可以增加CO2的捕集率,集成工藝捕集率受膜分離單元的捕集率影響較大。增加回流氣中CO2的純度可以改善膜分離單元的捕集性能,集成工藝捕集率的變化同時與回流氣中CO2的物質(zhì)的量有關(guān)。通過優(yōu)化集成工藝的操作條件可以降低集成工藝的單位捕集能耗,使其整體捕集性能優(yōu)于膜分離工藝。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X757
【圖文】：

２０１６年全球粗鋼產(chǎn)量比２００６年總量增加了邋３０％。中國是所有國家中粗逡逑鋼產(chǎn)量增速最快的國家，１９６７年中國粗鋼產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的２．１°／。，２０１６年增長逡逑到４９．６％，是２００６年粗鋼產(chǎn)量的１．９倍［９１，全球粗鋼歷年產(chǎn)量如圖１－３所示。逡逑１８００邋－Ｉ邐逡逑１６００邋邐逡逑１４００邋－邋邐邐■邐邐．．．邐￣逡逑１２００邋邐邐邐邐逡逑g邋１０００邋邐逡逑ｇ邋８００邋１邐▲邋？邋？邐——逡逑６００邋邐＊邐邐邐逡逑４００邋－丁．—．＾邐—邐邐———逡逑２００邋＾邐逡逑０邐－邐Ｉ邐１邐Ｉ邐？邐１＂邐１邋＊邐Ｉ逡逑１９５０邐１９６０邐１９７０邐１９８０邐１９９０邐２０００邐２０１０邐２０２０逡逑圖１－３全球粗鋼年產(chǎn)量｜９）逡逑鋼鐵行業(yè)煉鋼工藝主要分為２種，高爐——轉(zhuǎn)爐工藝（ＢＦ－ＢＯＦ）工藝和電弧逡逑爐工藝（ＥＡＦ），鋼鐵生產(chǎn)工藝如圖１－４所示。鋼鐵生產(chǎn)過程中Ｃ０２的排放途徑有２逡逑種，包括工藝過程排放的Ｃ０２以及生產(chǎn)過程消耗的化石能源排放的Ｃ０２＿。逡逑２逡逑

－邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐１逡逑電力行業(yè)：邋２９％逡逑Ｉ邐ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐！邐Ｉ逡逑？邐Ｉ邐ｔ邐Ｉ邐！邐ｉ邐Ｉ逡逑運輸行業(yè)卜４％邋｜逡逑＿邐Ｉ邐Ｉ邐？邐Ｉ邐？邐Ｉ逡逑Ｉ邐Ｉ邐ｔ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐！逡逑讓筑行、丨ｋ邐；８％逡逑＿邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ逡逑ｉ邐ｔ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ逡逑其它轉(zhuǎn)化行業(yè)４％逡逑ｉ邐ｉ邐ｉ邐Ｉ邐ｉ邐ｉ逡逑￣邐ｉ邐Ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ逡逑農(nóng)業(yè)＿邋３％：邐｜邐；逡逑ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐：逡逑ＩＩ邐｜邐！邐！邐Ｉ邐ｋ逡逑０邐５０邐１００邐１５０邐２００邐２５０邐３００邐３５０逡逑Ｃ０２減排量／Ｇｔ逡逑圖１－２邋２０５０年（２ＤＳ）情景下Ｃ０２累計減排量ｍ逡逑從上世紀(jì)５０年代以來鋼鐵產(chǎn)量總體上呈增長趨勢，２０００年以來全球粗增加，２０１６年全球粗鋼產(chǎn)量比２００６年總量增加了邋３０％。中國是所有國量增速最快的國家，１９６７年中國粗鋼產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的２．１°／。，２０１６４９．６％，是２００６年粗鋼產(chǎn)量的１．９倍［９１，全球粗鋼歷年產(chǎn)量如圖１－３所示。逡逑－邐逡逑

；邐：邐￣￣Ｉ：逡逑圖ｉ－５典型鋼鐵ｒ生產(chǎn)過程中ｃ0２排放示意圖１１１１逡逑從鋼鐵廠生產(chǎn)過程的角度考慮，高爐煤氣（ＢＦＧ）是最大的碳排放源，約占鋼逡逑鐵廣（：０２排放總量的６９％１１１＇１４１。因此，高爐煤氣的Ｃ０２捕集對鋼鐵行業(yè)的０）２減逡逑３逡逑

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本文編號：2769269