基于LNG冷能的闪蒸双循环碳捕集系统的热力学分析

王力勇

(中石化烟台龙口液化天然气有限公司，山东 烟台 265700)

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对废气、废水进行脱硝、脱碳、脱硫处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生态文明有重要意义。固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种很有前景的发电技术，多与燃气轮机发电技术相结合，也可在许多电化学反应中产生直流电，是一种新型，洁净，高效的能源技术[1]。但SOFC对燃气中杂质的容许值较高，所以排出气体中也含有杂质。用甲烷做燃料电池的阳极，阴极通入氧气，此时阳极产物中的酸性气体CO2含量较多，酸性气体会严重影响生存环境，应该寻找相应的办法在保证能量效率的前提下，降低SOFC排气中的CO2含量。

目前对于SOFC的应用涉及到很多方面。SOFC的基本性能表现和结构设计在文献中有详细介绍[2-3]。Akkaya and Sahin[4]的研究展示了与有机朗肯循环复合的SOFC系统的能量效率可以提高到25%。但Ozcan提出在设计与有机朗肯循环复合的SOFC发电系统的过程中，需要注意选择高临界温度的工质，循环必需在高压下运行[5]。在SOFC工厂中进行CO2捕集的方法之一是通过高纯度氧气的燃烧来完成阳极废气的氧化，从而形成基于CO2的水溶液，其与水冷凝后可以获得高纯度的CO2[6-8]。Pan等[9]设计了基于卡琳娜循环和有机朗肯循环的SOFC复合发电系统，并对CO2捕获技术展开讨论。该系统由于CO2捕获技术的增加，使得发电回收效率略有降低，为36%，但CO2捕集量为CO2排放量的30%，整个系统在废气回收方面有明显优势。岳秀艳[10]等人提出了一种新型的SOFC-燃气轮机-卡琳娜循环的联合发电系统，并通过EES对系统进行仿真模拟，得到在一定范围内，增大空气流率、燃料流率获水蒸气碳比并不能使联合循环系统的能量利用率提高。……