Stavanger
Published: 十一 月 4, 2024
碳捕集 創(chuàng)新與靈感 可持續(xù)性
Capsol 開發(fā)了一種基于熱碳酸鉀的 CCS 技術(shù)，與傳統(tǒng)解決方案相比，這項(xiàng)技術(shù)具有多種優(yōu)勢(shì)，非常適合處理垃圾焚燒發(fā)電廠 (WtE) 的排放情況。維薩拉的新型 CO2 傳感器 MGP241 有助于優(yōu)化流程并實(shí)現(xiàn) CO2 高捕集率。
Figure 1. Overview of CapsolGO carbon capture system.
應(yīng)用
Capsol 的模塊化 CapsolGO 碳捕集工廠采用熱鉀碳捕集技術(shù)，其中碳酸鉀水溶液與二氧化碳和水一起發(fā)生可逆反應(yīng)：
在特定的溫度和二氧化碳分壓下，這種反應(yīng)是可逆的，碳酸鉀溶液通過(guò)吸收塔和洗滌塔循環(huán)并經(jīng)歷專有的熱回收階段。與傳統(tǒng)解決方案相比，這種技術(shù)可減少能量損失并將碳捕集裝置的運(yùn)營(yíng)成本降低約 40%。相比于胺和其他溶劑，碳酸鉀化學(xué)的其他優(yōu)點(diǎn)在于碳酸鉀是一種價(jià)格低廉、無(wú)毒且不揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)。
捕集的二氧化碳經(jīng)過(guò)液化后儲(chǔ)存在現(xiàn)場(chǎng)，以便于在儲(chǔ)存容器中運(yùn)輸。捕集的二氧化碳的可能用途包括飲料行業(yè)和溫室。圖 2 顯示了簡(jiǎn)化的典型碳酸鉀工藝的流程圖。
Figure 2. Simplified schematic of potassium carbonate process.
緊湊型原位測(cè)量設(shè)備非常適合監(jiān)測(cè) Capsol 的捕集過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中均表現(xiàn)良好。
—— Anders Grinrød，Capsol Technologies 創(chuàng)新主管
在 Capsol 的系統(tǒng)中，二氧化碳與碳酸鉀在其中進(jìn)行結(jié)合的吸收塔包含兩段，系統(tǒng)中有三個(gè)二氧化碳測(cè)量點(diǎn)：一個(gè)在入口處，一個(gè)在兩段之間，一個(gè)在洗滌塔的出口處，二氧化碳貧氣由此出口返回到 WtE 工廠。
對(duì)進(jìn)入的二氧化碳水平的測(cè)量用于估算洗滌塔的負(fù)荷，即需要去除多少二氧化碳。另一方面，從出口處二氧化碳水平的測(cè)量值可以得知空氣中殘留的排放量，結(jié)合第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的值，可以用來(lái)計(jì)算碳捕集率，這是工廠整體效率的關(guān)鍵數(shù)字。
洗滌塔兩段之間的中間位置可以讓您更深入地了解整個(gè)流程。如果第一段洗滌塔后的二氧化碳水平已經(jīng)很低，則表明洗滌塔性能良好。另一方面，如果第一段后的濃度更接近入口水平，則表明流程的執(zhí)行效果不佳。
根據(jù)第一段吸收塔后的二氧化碳值，可調(diào)整的工藝參數(shù)包括洗滌材料的溫度及其流速等。圖 3 顯示了三個(gè)測(cè)量點(diǎn)，其中三個(gè)電動(dòng)閥分別將氣體從入口位置、中間位置和出口位置傳送到共用歧管。
圖 3. 三種過(guò)程氣流的采樣位置，顯示選擇閥和歧管。進(jìn)入分析儀的樣本氣體從歧管頂部采集，過(guò)量氣體從底部排出。
在 Capsol 的挪威工廠進(jìn)行廣泛的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試以證明測(cè)量性能后，維薩拉的二氧化碳探頭被安裝在 CapsolGO 系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試包括與采用 NDIR 技術(shù)的提取過(guò)程氣體分析儀進(jìn)行比較，以證明緊湊型探頭可以提供等效的測(cè)量結(jié)果，而成本和空間要求只是傳統(tǒng)提取氣體分析儀的一小部分。
維薩拉 MGP241 原型機(jī)安裝在 QAL1 認(rèn)證1 的 CO2 排放監(jiān)測(cè)氣體分析儀出口處的流通適配器中，以確保兩臺(tái)儀表接收相同的氣體且結(jié)果具有可比性。
在獨(dú)立安裝中，維薩拉 MGP241 探頭可直接安裝在過(guò)程中，例如圖 3 所示的采樣歧管中?；蛘?，可以為每種氣流使用單獨(dú)的探頭來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所有測(cè)量點(diǎn)，而不會(huì)丟失與多點(diǎn)采樣方法相關(guān)的數(shù)據(jù)。
結(jié)果
圖 4 顯示了三個(gè)位置的典型 CO2 濃度，使用單個(gè) CO2 儀表先后測(cè)量三種樣本氣流并為其繪制不同的趨勢(shì)圖。圖形的平直部分對(duì)應(yīng)于將儀表用于測(cè)量另外兩種氣流之一的時(shí)間段。
為了評(píng)估維薩拉新款 MGP241 的性能，我們進(jìn)行了一項(xiàng)對(duì)比測(cè)試，并將維薩拉儀表的輸出作為參考儀表的輸出的函數(shù)繪制成圖。
Figure 4. Typical gas concentrations in inlet, middle and outlet gas streams.
對(duì)入口位置和出口位置進(jìn)行了三次連續(xù)測(cè)量，對(duì)中間位置進(jìn)行了一次測(cè)量。每次測(cè)量中，兩臺(tái)儀表至少收集三十對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)。由于萃取參考儀表是以干基測(cè)量的，因此根據(jù) MGP241 原型機(jī)測(cè)得的實(shí)際濕度值進(jìn)行了干氣補(bǔ)償。
表 1 總結(jié)了每次測(cè)量的平均值，以及繪制該數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)曲線的參數(shù)及其相關(guān)系數(shù)。
圖 5 以圖形方式顯示相同的數(shù)據(jù)。測(cè)試結(jié)果表明，兩種方法具有良好的一致性，并且維薩拉方法的運(yùn)行結(jié)果之間的差異小于參考方法，表明這種方法具有良好的重復(fù)性和再現(xiàn)性。
表 1. 維薩拉 MGP241 原型機(jī) (AM) 與標(biāo)準(zhǔn)參考方法 (SRM) 二氧化碳讀數(shù)的比較。
Figure 5. Graphic representation of data from table 1 and calibration curve.
結(jié)論
CapsolGO 模塊化 CCS 平臺(tái)是一種靈活可擴(kuò)展的解決方案，適用于煙氣 CO2 濃度范圍為 3 至 30 容積百分比的各種行業(yè)的點(diǎn)源碳捕集。
維薩拉 MGP241 二氧化碳探頭適合于此類緊湊型容器式解決方案，因?yàn)樗加萌萜鲀?nèi)部很小的空間，沒(méi)有移動(dòng)部件，不需要校準(zhǔn)氣體，并且可直接向 DCS 系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。
按照 Capsol Technologies 創(chuàng)新主管 Anders Grinrød 的說(shuō)法，緊湊型原位測(cè)量設(shè)備非常適合監(jiān)測(cè) Capsol 的捕集過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中均表現(xiàn)良好。MGP241 的安裝和調(diào)試也非常容易，這項(xiàng)任務(wù)由 Capsol-維薩拉聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成。
[1] QAL1 或 EN 15267-3 認(rèn)證涵蓋氣體分析儀的性能規(guī)格，與美國(guó) 40 CFR 60 附錄 B 中的性能規(guī)格相當(dāng)。
閱讀有關(guān)維薩拉碳捕集測(cè)量解決方案的更多信息
專業(yè)資源
多氣體 CO2 儀表 MGP241
新型 MGP241 是適用于碳捕集及一般工業(yè)用途的重型二氧化碳測(cè)量的智能解決方案。小巧、兼容廣泛、經(jīng)濟(jì)高效。這就是 MGP241。
了解更多
CCUS 網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)：重新思考碳捕集中的二氧化碳測(cè)量
12 月 3 日/5 日，深入了解 2025 年及以后的碳捕集狀況。深入了解所涉及的技術(shù)、方法和測(cè)量。研討會(huì)還包括對(duì) MGP241 的詳細(xì)介紹和問(wèn)答環(huán)節(jié)。如果您的業(yè)務(wù)是碳捕集，那么這次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)不容錯(cuò)過(guò)。
在此注冊(cè)
新的碳捕集電子書
這本由專業(yè)人員撰寫的 18 頁(yè)電子書收錄了大量的前沿研究的見解和知識(shí)，以及實(shí)地經(jīng)驗(yàn)。了解驅(qū)動(dòng)因素和挑戰(zhàn)、在線測(cè)量和透明度為何如此重要——以及 CCUS 測(cè)量?jī)x表中要了解的 5 個(gè)重要方面。
單擊下載