富氧燃烧空分与压缩纯化系统建模及能耗计算

饶娜; 徐萍; 张泰

doi:10.16056/j.2096-7705.2026.02.007

能源研究与管理 ›› 2026, Vol. 18 ›› Issue (2) : 60 -67. DOI: 10.16056/j.2096-7705.2026.02.007

富氧燃烧空分与压缩纯化系统建模及能耗计算

饶娜, 徐萍, 张泰

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摘要

为了计算富氧燃烧下空分系统（ASU）及压缩纯化系统（CPU）的总能耗并分析其主要影响因素，本文运用Aspen Plus搭建了CO₂捕集量为10 000 t/a的富氧燃烧系统、空分系统及压缩纯化系统流程。在富氧燃烧系统中设置了氧气纯度为95%、98%和99%3种工况，模拟计算了空分和压缩纯化系统的总能耗，分别探索了2个系统中的能耗影响因素并进行了优化。模拟结果显示，空分系统中生产3种纯度的氧气的单位体积能耗分别为0.373、0.392和0.407 kW·h/Nm³,3种工况下的烟气在压缩纯化系统中分离提纯的CO₂产品纯度>95%，回收率>90%，单位质量能耗分别为0.163、0.159和0.155 kW·h/kg。空分系统中减小空压机级间冷却温度能够有效降低空压机总能耗（压缩电耗与制冷电耗之和），最佳级间冷却温度为28℃。与40℃相比，最佳温度下的空压机总能耗降低了1.4%。压缩纯化系统中降低二级闪蒸温度，有利于提高产品CO₂回收率但会降低CO₂产品的纯度。综合考虑产品纯度、回收率及系统总能耗，当满足CO₂纯度>95%，回收率>90%的约束条件下，3种工况对应的最优二级闪蒸温度分别为-50、-47、-46℃，此时系统总能耗最低。