Capsol 展示維薩拉 CO2 傳感器在垃圾焚燒發(fā)電廠燃燒后碳捕集中的應用 | 維薩拉 (Vaisala)

2024/12/25 10:37:59

　　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，與傳統(tǒng)解決方案相比，這項技術具有多種優(yōu)勢，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)化流程并實現(xiàn) CO2 高捕集率。

　　Figure 1. Overview of CapsolGO carbon capture system.

　　應用

　　Capsol 的模塊化 CapsolGO 碳捕集工廠采用熱鉀碳捕集技術，其中碳酸鉀水溶液與二氧化碳和水一起發(fā)生可逆反應：

　　在特定的溫度和二氧化碳分壓下，這種反應是可逆的，碳酸鉀溶液通過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，這種技術可減少能量損失并將碳捕集裝置的運營成本降低約 40%。相比于胺和其他溶劑，碳酸鉀化學的其他優(yōu)點在于碳酸鉀是一種價格低廉、無毒且不揮發(fā)的化學物質。

　　捕集的二氧化碳經(jīng)過液化后儲存在現(xiàn)場，以便于在儲存容器中運輸。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.

　　緊湊型原位測量設備非常適合監(jiān)測 Capsol 的捕集過程，在實驗室和現(xiàn)場測試中均表現(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行結合的吸收塔包含兩段，系統(tǒng)中有三個二氧化碳測量點：一個在入口處，一個在兩段之間，一個在洗滌塔的出口處，二氧化碳貧氣由此出口返回到 WtE 工廠。

　　對進入的二氧化碳水平的測量用于估算洗滌塔的負荷，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量值可以得知空氣中殘留的排放量，結合第一個測量點的值，可以用來計算碳捕集率，這是工廠整體效率的關鍵數(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 顯示了三個測量點，其中三個電動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. 三種過程氣流的采樣位置，顯示選擇閥和歧管。進入分析儀的樣本氣體從歧管頂部采集，過量氣體從底部排出。

　　在 Capsol 的挪威工廠進行廣泛的實驗室測試以證明測量性能后，維薩拉的二氧化碳探頭被安裝在 CapsolGO 系統(tǒng)中進行現(xiàn)場測試。

　　現(xiàn)場測試包括與采用 NDIR 技術的提取過程氣體分析儀進行比較，以證明緊湊型探頭可以提供等效的測量結果，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 原型機安裝在 QAL1 認證1 的 CO2 排放監(jiān)測氣體分析儀出口處的流通適配器中，以確保兩臺儀表接收相同的氣體且結果具有可比性。

　　在獨立安裝中，維薩拉 MGP241 探頭可直接安裝在過程中，例如圖 3 所示的采樣歧管中。或者，可以為每種氣流使用單獨的探頭來實時監(jiān)測所有測量點，而不會丟失與多點采樣方法相關的數(shù)據(jù)。

　　結果

　　圖 4 顯示了三個位置的典型 CO2 濃度，使用單個 CO2 儀表先后測量三種樣本氣流并為其繪制不同的趨勢圖。圖形的平直部分對應于將儀表用于測量另外兩種氣流之一的時間段。

　　為了評估維薩拉新款 MGP241 的性能，我們進行了一項對比測試，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.

　　對入口位置和出口位置進行了三次連續(xù)測量，對中間位置進行了一次測量。每次測量中，兩臺儀表至少收集三十對測量數(shù)據(jù)。由于萃取參考儀表是以干基測量的，因此根據(jù) MGP241 原型機測得的實際濕度值進行了干氣補償。

　　表 1 總結了每次測量的平均值，以及繪制該數(shù)據(jù)的校準曲線的參數(shù)及其相關系數(shù)。

　　圖 5 以圖形方式顯示相同的數(shù)據(jù)。測試結果表明，兩種方法具有良好的一致性，并且維薩拉方法的運行結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性和再現(xiàn)性。

　　表 1. 維薩拉 MGP241 原型機 (AM) 與標準參考方法 (SRM) 二氧化碳讀數(shù)的比較。

　　Figure 5. Graphic representation of data from table 1 and calibration curve.

　　結論

　　CapsolGO 模塊化 CCS 平臺是一種靈活可擴展的解決方案，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，因為它占用容器內部很小的空間，沒有移動部件，不需要校準氣體，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 的說法，緊湊型原位測量設備非常適合監(jiān)測 Capsol 的捕集過程，在實驗室和現(xiàn)場測試中均表現(xiàn)良好。MGP241 的安裝和調試也非常容易，這項任務由 Capsol-維薩拉聯(lián)合團隊在不到一小時的時間內完成。

　　[1] QAL1 或 EN 15267-3 認證涵蓋氣體分析儀的性能規(guī)格，與美國 40 CFR 60 附錄 B 中的性能規(guī)格相當。

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