中国温室效应论文提纲

论文题目：燃烧后二氧化碳捕集系统的全生命周期环境评价

摘要：燃烧后二氧化碳捕集系统能够大幅度减少电厂排放的二氧化碳,进而降低温室效应潜能。但是在增加捕集系统的过程中由于设备建设,能耗和化学品需求的提升,会导致在酸化、富营养化、臭氧层破坏等方面对环境带来新的负担。本文对针对燃烧后二氧化碳捕集系统进行全生命周期环境评价,探究不同吸收剂对环境的影响较及合适的运行参数和工艺。此外,将碳捕集系统与电厂进行耦合,评价基于煤电链的CCS系统在不同二氧化碳处置的路径中对环境的影响。基于在运行的10万吨/年燃烧后二氧化碳捕集示范系统实际建设及运行数据,创新性地探究了使用新型复合胺吸收剂时的全生命周期环境评价,并与传统的单乙醇胺吸收剂对比。根据结果,虽然直接排放变为原来的11%,但实际运行的示范系统全生命周期温室气体减排率仅达45%-51%。捕集过程的电耗、热耗以及压缩过程的电耗是对环境影响最主要的部分,占比达76%以上,运行过程的吸收剂消耗和废物处理过程占的影响小于5%。对比两种吸收剂,复合胺表现均优于单乙醇胺10-20%,尤其是在人类毒性这一项,达到了 33%。全生命周期总能耗也较后者降低15.8%。基于Aspen Plus和自建的胺吸收剂降解、废物处理模型,探究单乙醇胺、新型复合胺及哌嗪三种吸收剂在10万吨/年的规模下全生命周期的环境、能耗以及水耗评价。整体的环境效益复合胺吸收剂最优;能耗和温室效应方面哌嗪最优,直接能耗占总能耗约500%。水耗上复合胺吸收剂与哌嗪相当,直接水耗占总水耗的44%。对系统进行运行参数和工艺优化,得出贫液负荷、再生塔压力、烟气温度、捕集率对系统的能耗、水耗以及环境评价有着显著影响。级间冷却和富液分级流工艺分别使得系统的温室效应较基准情况下降2.7%和2.5%。基于中国的清单数据探究了基于煤电链的超超临界电厂在安装CCS系统前后的环境影响,选用的吸收剂为经过运行参数和工艺优化的复合胺吸收剂,结果显示,虽然电厂效率下降百分之10.1%,但是度电排放的温室效应下降59%,综合所有环境效应可以发现在安装CCS系统后生产每度电点所产生的环境影响更为友好,但是在能耗方面上升33.4%,水耗方面上升92.70%。此外,影响评价结果还显示出煤炭开采环节对环境影响起主导作用。本文还探究了用C02利用替代封存的影响,驱油情景使得大部分环境评价降低50%-10%,矿化使温室效应潜力降低30.8%,但是带来了酸化、富营养化潜力等环境评价指标的少量提升。

关键词：燃烧后碳捕集;CCS;全生命周期评价;二氧化碳;温室效应;能耗;水耗

学科专业：动力工程（专业学位）

致谢

摘要

Abstract

符号表

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.1.1 温室效应与气候变化

1.1.2 CO_2减排目标、政策及技术

1.2 燃烧后二氧化碳捕集系统国内外研究进展

1.2.1 火力发电系统二氧化碳捕集技术介绍

1.2.2 CCS试点、示范及商业化项目综述

1.2.3 CCS的全生命周期评价综述

1.3 研究思路及内容

1.3.1 研究思路

1.3.2 研究内容

2 全生命周期评价法

2.1 全生命周期评价定义

2.2 全生命周期评价发展历程

2.3 全生命周期评价框架

2.3.1 目标与范围的确定

2.3.2 清单分析

2.3.3 影响评价

2.3.4 结果解释

2.4 全生命周期评价数据库及软件

2.4.1 Ecoinvent

2.4.2 GaBi

2.5 本章小结

3 碳捕集示范系统全生命周期环境评价

3.1 燃烧后碳捕集系统示范介绍

3.1.1 系统介绍

3.1.2 边界和功能单元定义

3.2 全生命周期系统建模

3.2.1 建造过程

3.2.2 运行过程

3.2.3 退役过程

3.3 全生命周期排放清单及影响评价

3.3.1 系统总体排放清单环境评价

3.3.2 温室效应

3.3.3 累计能耗需求

3.3.4 酸化潜力

3.3.5 富营养化潜力

3.3.6 人类毒性

3.3.7 其他环境影响

3.4 本章小结

4 基于模拟的碳捕集系统全生命周期环境评价

4.1 模拟流程建立

4.1.1 Aspen Plus软件介绍

4.1.2 流程参数设定

4.2 模拟模型修正

4.2.1 吸收剂降解模型

4.2.2 底部废物处理模型

4.2.3 水耗计算模型

4.2.4 电耗计算模型

4.3 基础情景全生命周期评价

4.3.1 模拟情景基础情况参数结果

4.3.2 模拟情景排放清单及影响评价

4.3.3 模拟情景全生命周期能耗

4.3.4 模拟情景全生命周期水耗

4.4 模拟情景参数优化

4.4.1 贫液负荷

4.4.2 贫液温度

4.4.3 再生塔压力

4.4.4 烟气温度

4.4.5 捕集率

4.5 模拟情景工艺优化

4.5.1 级间冷却

4.5.2 富液分级流

4.6 本章小结

5 基于煤电链的完整CCS系统全生命周期环境评价

5.1 基于煤电链的CCS系统模型建立

5.1.1 电厂建造

5.1.2 煤的开采与运输

5.1.3 电力生产过程

5.1.4 CO_2捕集

5.1.5 CO_2的运输

5.1.6 CO_2的地质封存

5.2 基于煤电链的CCs系统环境评价结果分析

5.2.1 排放清单与影响评价

5.2.2 全生命周期能耗

5.2.3 全生命周期水耗

5.3 CO_2的不同应用场景

5.3.1 驱油

5.3.2 混凝土矿化养护

5.3.3 CO_2利用情景比较

5.4 本章小结

6 全文总结与展望

6.1 本文主要工作总结

6.2 主要创新点

6.3 不足之处及工作展望

附件

参考文献

作者简历