TSHJNXH 0014-2024 火力發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)(化學吸收法)能效評價方法

ICS27.010CCSF01團 體 標 準火力發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)(化學吸收法)能效評價方法EnergyEfficiencyAssessmentMethodforFlueGasCO2Capture(ChemicalAbsorption)atCoal-FiredPowerPlant2024-11-11發(fā)布 2024-11-11實施上海市節(jié)能協(xié)會 發(fā)布PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 次前??言 II范圍 3規(guī)范性引用文件 3術語和定義 3總體要求 5計算方法 5單位二氧化碳捕集熱耗的計算 5單位二氧化碳捕集電耗的計算 5單位二氧化碳捕集能耗的計算 6評價方法 6能效評價 6能效評價分級 6測試方法 7測試準備 7測試要求 8測試項目及測試方法 8結果應用 8附錄A（資料性）各種能源折標準煤參考系數(shù)表 9附錄B（資料性）二氧化碳捕集工藝（化學吸收法）示意圖 10附錄C（資料性）二氧化碳捕集系統(tǒng)（化學吸收法）能效測試項目及方法 11參考文獻 15前??言本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由上海市能效中心（上海市產業(yè)綠色發(fā)展促進中心）提出，由上海市節(jié)能協(xié)會歸口。本文件起草單位：上海市能效中心（上海市產業(yè)綠色發(fā)展促進中心）、中國華能集團清潔能源技術本文件主要起草人：侯震寰、秦宏波、郭東方、鄭棹方、潘衛(wèi)國、葛天舒、閆霆、張慶文、沈浩、張寅、劉洋、陸永華、申婷婷、劉牛、陸曉林、吳俊曄、吳韶飛、徐良晨、陳彥霖、劉玥、樊建俊。本文件屬于首次發(fā)布。PAGEPAGE10火力發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)(化學吸收法)能效評價方法范圍（化學吸收法能效評價測試和計算的要求與方法，規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T16157固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法GB/T32150工業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算和報告通則GB/T34060-2017蒸汽熱量計算方法DL/T904—2015火電發(fā)電廠技術經濟指標計算方法HJ8702017固定污染源廢氣二氧化碳的測定非分散紅外吸收法HJ1240—2021固定污染源廢氣 氣態(tài)污染物（SO2、NO、NO2、CO、CO2）的測定便攜式傅葉變換紅外光譜法術語和定義GB/T32150界定的及下列術語和定義適用于本標文件。煙氣fluegas化石燃料燃燒產物，經脫硫、脫硝及除塵處理后形成的氣體和煙塵的混合物。捕集后煙氣processedgas煙氣經二氧化碳捕集后排出的尾氣。二氧化碳捕集CO2capture將二氧化碳從大氣、工業(yè)或能源設施中分離，產生易于運輸、儲存或利用的高濃度二氧化碳的過程?；瘜W吸收法 chemicalabsorptionmethod再生塔 regenerator將富液中的二氧化碳分離出來，使富液轉化為貧液的裝置。捕集裝置captureplant用于富集二氧化碳的工藝和相關設備?；瘜W吸收法捕集工藝capturefacility—注：基本工藝流程圖見附錄A。該圖所示工藝為基礎工藝，該標準適用于以此工藝為基礎進行優(yōu)化后的捕集工藝。單位二氧化碳捕集能耗energyconsumptionofCO2capture在捕集裝置中，將二氧化碳吸收形成富液、并從富液中分離富集過程中所需的系統(tǒng)總能量消耗。宜采用單位二氧化碳的捕集能耗衡量，包括熱耗和電耗。單位二氧化碳捕集熱耗heatconsumptionofCO2capture在捕集裝置中，將二氧化碳從富液中分離富集過程中所需的系統(tǒng)總熱量消耗。單位二氧化碳的捕集熱耗衡量。單位二氧化碳捕集電耗powerconsumptionofCO2capture在捕集裝置中，將二氧化碳從富液中分離富集過程中所需的系統(tǒng)總電量消耗。單位二氧化碳的捕集電耗衡量?？傮w要求火力發(fā)電廠二氧化碳捕集系統(tǒng)（化學吸收法）能效評價以單位二氧化碳捕集能耗為評價依據(jù)，通過計算捕集系統(tǒng)單位二氧化碳捕集熱耗、捕集電耗和捕集能耗確定能效等級。計算方法單位二氧化碳捕集熱耗的計算單位二氧化碳的捕集熱耗SEr按式（1）或（2）計算：蒸汽冷凝水回用的情況下：SEr=[(Hv–Hc)×Qms]/Qmc （1）蒸汽冷凝水不回用的情況下：SEr=(Hv×Qms)/Qmc （2）式中：SEr為捕集裝置單位二氧化碳的捕集熱耗，是捕集一噸二氧化碳所消耗的熱量，單位為吉焦/噸（GJ/tCO2）；Qms進入碳捕集裝置的蒸汽質量流量，單位為噸每小時（t/h）；Hv進入碳捕集裝置的蒸汽在實際工況下的焓值，單位為千焦/千克（kJ/kg）；Hc出碳捕集裝置的冷凝水的焓值，單位為千焦/千克（kJ/kg）；Qmc——捕集裝置每小時二氧化碳產量，單位噸每小時（t/h）。單位二氧化碳捕集電耗的計算單位二氧化碳的捕集電耗SEe按式（3）或（4）計算：捕集系統(tǒng)具有獨立計量的情況下：SEe=(Wfi–Win)/(T×Qmc) （3）捕集系統(tǒng)沒有獨立計量的情況下：SEe=(Emo+Est)/Qmc （4）式中：SEe——捕集裝置單位二氧化碳的捕集電耗，是捕集一噸二氧化碳所消耗的電量，單位為千瓦時/噸（kW·h/tCO2）；Win——測試起始時的用電設備或裝置單元對應的電度表電量數(shù)值，單位為千瓦時（kW·h）；Wfi測試終止時的用電設備或裝置單元對應的電度表電量數(shù)值，單位為千瓦時（kW·h）；T——實際測試時間，單位為小時（h）；Emo——捕集裝置所有電動設備每小時用電量之和，單位為千瓦時/小時（kW·h/h）；Est——捕集裝置其他耗電設備每小時用電量之和，單位為千瓦時/小時（kW·h/h）；Qmc——捕集裝置每小時二氧化碳產量，單位噸/小時（t/h）。單位二氧化碳捕集能耗的計算單位二氧化碳的捕集能耗ETO按式（5）計算：rETO=SE*+SEe* （5）r式中：ETO——捕集裝置單位二氧化碳的捕集能耗，是捕集一噸二氧化碳所消耗的各種能源實物量，按規(guī)定的計算方法和單位分別折算標準煤（當量值）的總和，單位為千克標煤/噸（kgce/tCO2）；rSE*——A中的能源折標系數(shù)，折算成標準煤（當量值），單位為千克標煤/噸（kgce/tCO2）。reSE*——捕集裝置單位二氧化碳的捕集當量電耗，是捕集一噸二氧化碳所消耗的電量，參照附錄Be中的能源折標系數(shù)，折算成標準煤（當量值），單位為千克標煤/噸（kgce/tCO2）。評價方法能效評價二氧化碳捕集系統(tǒng)（化學吸收法）的能效評價以捕集能耗為指標，單位二氧化碳捕集能耗ETO計算方法見5.3所示。能效評價分級能效評價等級是衡量在二氧化碳捕集系統(tǒng)中的能源利用效率高低差別的一種分級方法，分成三種能效評價等級，其中1級能源效率最高，3級能源效率最低。根據(jù)5.1中公式(1)所定義的能效指標來對現(xiàn)13級分別是：一級能效（先進值）、二級能效（準入值）、三級能效（限定值）1。表1 火力發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)能效評價等級能效指數(shù)選取值(kgce/tCO2)ETO<8686≤ETO≤106106＜ETO≤123能效等級123注：2.3GJ/tCO260kWh/tCO2計算。二級能效按照單位二2.8GJ/tCO285kWh/tCO23.2GJ/tCO2，耗電110kWh/tCO2計算。測試方法測試準備應確定測定對象，劃定被測試捕集裝置的范圍。應收集與測試捕集裝置有關的基礎資料，包括主要設計參數(shù)、運行參數(shù)、主要耗能設備的檔案等資料。應結合具體情況制定測試方案。制定測試方案前，應明確測試任務的性質、目的、內容、方法、測試目的和要求測試項目測試點位樣品采集方法和儀器儀表數(shù)據(jù)分析方法和依據(jù)人員組織與分工測試進度安排等測試原始數(shù)據(jù)記錄表測試現(xiàn)場危險源分析及安全防護措施注：對于常規(guī)、簡單和例行的測試任務，方案可做適當簡化。應配齊滿足檢測要求的測試設備、儀器、計量器具，全部檢測儀表應完成檢定或校準，且在有效期內。GB/T16157GB/T16157HJ1240HJ870的要求，分析儀可用；否則，需按儀器使用說明書中規(guī)定的步驟進行零點及量程校準。對煙氣參數(shù)測定設備進行功能檢查，應能正常工作。測試條件和邊界：碳捕集裝置二氧化碳產量滿負荷運行，通過8小時穩(wěn)定運行期內，數(shù)據(jù)跟蹤（用電消耗和蒸汽消耗）取平均值，核算生產每噸二氧化碳所需的平均蒸汽量和電量。測試要求測試開始前，捕集裝置完成調試，測試期間捕集裝置應正常運行。測試開始前，對捕集裝置的煙氣入口和出口，均應規(guī)范化設置采樣位置，包括采樣平臺和梯架、B。測試期間，捕集裝置進口煙氣二氧化碳濃度穩(wěn)定，波動范圍在±10%以內。在捕集裝置系統(tǒng)運行工況達到穩(wěn)定工況，可開展測試工作。同參數(shù)不同測試點位的測試應同步進行。測試項目及測試方法詳見附錄C。結果應用現(xiàn)有的火力發(fā)電廠煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)（化學吸收法）13級能效標準，否則應及時采取節(jié)能措施改善系統(tǒng)能效。（化學吸收法12級能效標準。附錄A（資料性）各種能源折標準煤參考系數(shù)表各種能源折標準煤參考如表B.1所示。表B.1各種能源折標準煤參考系數(shù)表能源名稱折標準煤系數(shù)原煤0.7143千克標準煤/千克（kgce/kg）洗精煤0.9000千克標準煤/千克（kgce/kg）原油1.4286千克標準煤/千克（kgce/kg）燃料油1.4286千克標準煤/千克（kgce/kg）汽油1.4714千克標準煤/千克（kgce/kg）煤油1.4714千克標準煤/千克（kgce/kg）柴油1.4571千克標準煤/千克（kgce/kg）液化石油氣1.7143千克標準煤/千克（kgce/kg）天然氣1.33千克標準煤/立方米（kgce/m3）液化天然氣1.7572千克標準煤/千克（kgce/kg）煤焦油1.1429千克標準煤/千克（kgce/kg）熱力(當量)0.03412千克標準煤/百萬焦耳（kgce/MJ）0.14286千克標準煤/1000千卡（kgce/kcal）電力(當量)0.1229千克標準煤/千瓦小時（kgce/kWh）注：各種能源的熱值以企業(yè)在統(tǒng)計報告期內實測的熱值為準。沒有實測條件的，采用表中各種能源折標準煤參考系數(shù)。附錄B（資料性）二氧化碳捕集工藝（化學吸收法）示意圖二氧化碳捕集工藝（化學吸收法）示意圖如圖A.1所示。A.1二氧化碳捕集工藝（化學吸收法）示意圖附錄C（資料性）二氧化碳捕集系統(tǒng)（化學吸收法）能效測試項目及方法1、測試項目捕集裝置二氧化碳濃度測試項目應包括捕集裝置進口煙氣二氧化碳體積濃度（%）。度均以標準狀態(tài)下的結果計，且兩者的干濕基狀態(tài)應相同。（MPa）（t/h）或蒸汽體積流量捕集裝置電耗測試項目應包含界區(qū)內風機、循環(huán)泵、能量回收裝置等用電設備電耗（kW·h）2。表2二氧化碳捕集能效測試項目表序號測試項目測點位置測試儀器精度備注1二氧化碳捕集裝置負荷///二氧化碳捕集系統(tǒng)滿負荷狀態(tài)2捕集裝置進口煙氣流量煙氣進入捕集裝置的管道的水平管段上氣體流量計≦±2.5%3捕集裝置進口煙氣二氧化碳濃度捕集裝置煙氣入口，采用網格法測量二氧化碳分析儀≦±5.0%二氧化碳捕集系統(tǒng)滿負荷狀態(tài)4輸入蒸汽用量蒸汽進入捕集裝置減溫減壓閥前管道的水平管段上蒸汽流量計≦±2.5%5輸入蒸汽壓力蒸汽進入捕集裝置減溫減壓閥前管道壓力變送器、壓力表≦±1.6%6輸入蒸汽溫度蒸汽進入捕集裝置減溫減壓閥前管道溫度變送器、金屬溫度計、熱電偶溫度計≦±0.5%7蒸汽冷凝水流量冷凝水出解吸塔再沸器后疏水閥管道的水平管段上液體流量計≦±2.5%8蒸汽冷凝水溫度蒸汽加熱設備疏水閥后的旁通閥門（應在測量前事先安裝）溫度變送器、金屬溫度計、熱電偶溫度計≦±0.5%9二氧化碳捕集器電耗二氧化碳捕集系統(tǒng)進電控制柜輸出端口電能質量分析儀（鉗式功率計）≦±1.0%10二氧化碳再生氣流量再生氣冷卻器出口管道的水平段上氣體流量計≦±2.5%序號測試項目測點位置測試儀器精度備注11二氧化碳再生氣溫度再生氣冷卻器出口管道上溫度變送器、金屬溫度計、熱電偶溫度計≦±0.5%12二氧化碳再生氣壓力再生氣冷卻器出口管道上壓力變送器、壓力表≦±1.6%13二氧化碳再生氣濃度再生氣冷卻器出口管道上二氧化碳分析儀≦±5.0%2、測試方法煙氣二氧化碳濃度測試位置捕集裝置煙氣入口、捕集裝置捕集后煙氣出口。測試方法HJ870HJ1240執(zhí)行。GB/T161574.2執(zhí)行。蒸汽測試測試位置測試方法蒸汽參數(shù)測試應在捕集裝置正常工作的工況下進行。蒸汽比焓根據(jù)蒸汽的溫度、壓力進行查表或計算，計算方法按照GB/T34060-2017中的規(guī)定，D。蒸汽冷凝水測試測試位置6倍直徑和上述部件上游方向不小于3倍直徑處。測試方法冷凝水參數(shù)測試應在捕集裝置正常工作的工況下進行。（應在測量前安裝20min測試一次，取其平均值為冷凝水溫度。冷凝水流量測試：采用電磁流量計、超聲波流量計、孔板流量計、渦街流量計等封閉管道流量測3h累計值。冷凝水比焓及密度根據(jù)溫度查表得到。再生氣測試測試位置測試位置宜選擇在再生氣冷卻器出口管道的水平管段上。測試方法再生氣參數(shù)測試應在捕集裝置正常工作的工況下進行。GB/T34060-2017中的規(guī)定進行。二氧化碳捕集器電耗測試測試位置測試位置宜選擇二氧化碳捕集器系統(tǒng)的進電控制柜輸出端口。測試方法()W·h，8小時內用電量。測試數(shù)據(jù)質量控制設備要求測試前，煙氣二氧化碳濃度測試儀器應進行氣密性檢查和零點、量程校準，質量保證和質量控制HJ870HJ1240GB/T16157執(zhí)行。測試所用的溫度計、壓力表、流量計應在檢定/C要求。.3.2測試點位測試點位應根據(jù)測試項目的性質和數(shù)據(jù)的預期用途等，按相關技術規(guī)范和標準進行設置（引用），保證測試數(shù)據(jù)的代表性和完整性。重要的、存在安全風險的測試點位應設置專用標志。樣品采集涉及到樣品采集的測試，應根據(jù)測試方案所確定的采樣點位、測試項目、頻次、時間和方法進行采樣。數(shù)據(jù)分析GB/T8170《數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定》和相關測試分析方法標準的要求執(zhí)行。參考文獻LIUH,FUZ,HUANGQ,etal.ExperimentalinvestigationoncontinuousreactioncrystallizerforCO2capturebyphase-changemethod[J].ChemicalEngineeringJournal,2023,466:143345.ANDERSONC,HARKINHOM,etal.DevelopmentsintheCO2CRCUNOMK3Process:AMulti-componentSolventProcessforLargeScaleCO2Capture[J].EnergyProcedia,2013,37:225–232.YUZHANGC,ZHOUC,etal.Carbondioxidedesorptionintensifiedbymetalatom[J].InternationalJournalofEnergyResearch,2022,46(2):1419–1430.TUX,CUIQ,etal.CO2regenerationenergyrequirementofcarboncaptureprocesswithanenhancedwasteheatrecoveryfromstrippedgasbyadvancedtransportmembranecondenser[J].AppliedEnergy,2022,323:119593.MDEA/PZDUBOISL,THOMASD.Comparisonofvariousconfigurationsoftheabsorption-regenerationprocessusingdifferentsolventsforthepost-combustionCO2captureappliedtocementplantfluegases[J].InternationalJournalofGreenhouseGasControl,2018,69:20–35.KIERZKOWSKA-PAWLAKH,SOBALAK.HeatofabsorptionofCO2inaqueoussolutionsofDEEAandDEEA?+?MAPAblends—Anewapproachtomeasurementmethodology[J].InternationalJournalofGreenhouseGasControl,2020,100:103102.L,ALIXBOUILLONP-A,etal.TheDMX?process:Anoriginalsolutionforloweringthecostofpost-combustioncarboncapture[J].EnergyProcedia,2011,4:779–786.2023，41(09)：61–71.張婷．燃煤電站全工況脫碳性能分析及運行策略優(yōu)化[D]．華北電力大學北京，2023．DOI:10.27140/ki.ghbbu.2023.000254.[J]．低碳化學與化工，2023，48(01)：9–18.43(06)：69–78.吳佳陽．燃燒后二氧化碳捕集系統(tǒng)的全生命周期環(huán)境評價[D]．浙江大學，2019.CUIQ,ZHAOR,etal.A150?000?t·a?1Post-CombustionCarbonCaptureandStorageDemonstrationProjectforCoal-FiredPowerPlants[J].Engineering,2022,14:22–26.KnudsenJN,JensenJN,VilhelmsenPJ,etal.ExperiencewithCO2capturefromcoalfluegasinpilot-scale:ofdifferentaminesolvents[J].EnergyProcedia,2009,1(1):783–790.Pittsburgh.Post-combustionCO2captureforexistingPCboilersbyself-concentratingabsorbent.NE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