王小雨，趙海波

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王小雨，趙海波

(華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074)

化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要原因，燃煤電廠CO2的捕集及封存技術(shù)對(duì)于解決全球變暖和溫室效應(yīng)問題具有重要意義．近年來，基于單乙醇胺(MEA)的燃燒后碳捕集技術(shù)、基于整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)的燃燒前碳捕集技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者較為關(guān)注的碳捕集與封存技術(shù)[1-2]．但基于MEA的燃燒后碳捕集技術(shù)在高溫條件下吸附劑易失活，吸附劑具有腐蝕性并易與煙氣中的物質(zhì)(如氧氣和二氧化硫等)發(fā)生反應(yīng)，MEA再生需要消耗大量的能源；燃燒前碳捕集技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)雖能回收高濃度二氧化碳，但均需增加空氣分離系統(tǒng)(ASU)來提供純氧，碳捕集成本和能耗較高．以上問題促使研究者尋找其他的CO2捕集技術(shù)．

Shimizu等[3]首次提出基于CO2吸收劑CaO的碳酸化-煅燒循環(huán)(鈣循環(huán)，Ca looping)實(shí)現(xiàn)燃燒后CO2捕集．其中，CaCO3煅燒分解反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，為捕捉高濃度CO2，煅燒反應(yīng)所需能量往往由燃料的純氧/富氧燃燒提供，O2分離將大幅度增加碳捕集的能耗和成本．而將化學(xué)鏈燃燒和鈣循環(huán)耦合能夠有效解決CaCO3煅燒分解反應(yīng)的吸熱問題，此時(shí)利用一種金屬氧化物(如CuO等)作為氧載體[3-4]，把空氣中的O2傳遞給燃料，避免空氣與燃料直接接觸[5]．如果把鈣循環(huán)的煅燒反應(yīng)器和化學(xué)鏈循環(huán)的空氣反應(yīng)器(AR)耦合起來，則在同一個(gè)反應(yīng)器中可耦合吸熱和放熱反應(yīng)，但是煅燒反應(yīng)生成的CO2又被空氣中的N2稀釋，將達(dá)不到CO2富集的目的．把鈣循環(huán)的煅燒反應(yīng)器和化學(xué)鏈燃燒的燃料反應(yīng)器(FR)耦合起來，反應(yīng)的氣體產(chǎn)物主要是CO2和水蒸氣，只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的冷凝壓縮，便可得到高純度的CO2，實(shí)現(xiàn)了煅燒反應(yīng)器的自供熱，也避免了CO2被稀釋．

Abanades等[6]把鈣循環(huán)與基于CuO/Cu氧載體顆粒體系的化學(xué)鏈燃燒耦合起來，提出了一種全新的鈣-銅循環(huán)(Ca-Cu looping)過程，循環(huán)介質(zhì)是CO2吸收劑CaO與氧載體CuO的復(fù)合顆粒，此時(shí)CaCO3的煅燒分解反應(yīng)與CuO和燃料(如CH4)的還原反應(yīng)均在同一個(gè)反應(yīng)器中發(fā)生．鈣-銅循環(huán)過程設(shè)置有3個(gè)反應(yīng)器，分別為碳酸化反應(yīng)器、空氣反應(yīng)器和煅燒反應(yīng)器，在碳酸化反應(yīng)器中主要發(fā)生CaO和CO2的碳酸化反應(yīng)(R1)，生成的CaCO3與Cu一起進(jìn)入空氣反應(yīng)器，發(fā)生Cu的氧化反應(yīng)(R2)，生成的CuO與CaCO3再進(jìn)入煅燒反應(yīng)器，在煅燒反應(yīng)器中，發(fā)生CuO與CH4的還原反應(yīng)(R3)和CaCO3的煅燒反應(yīng)(R4)，煅燒反應(yīng)所需能量由還原反應(yīng)釋放的能量供給，CO2和O2通過這4個(gè)反應(yīng)在不同反應(yīng)器之間?傳遞．

?(R1)

?(R2)

?(R3)

?(R4)

Fernandez等[4]進(jìn)一步優(yōu)化了鈣-銅循環(huán)過程的關(guān)鍵操作參數(shù)，認(rèn)為天然氣、CO、H2是與CuO發(fā)生還原反應(yīng)的合適燃料氣．Qin等[7]研究了煅燒反應(yīng)器中煅燒反應(yīng)和還原反應(yīng)二者的動(dòng)態(tài)匹配；Martinez等[8]利用Aspen Hysys模擬軟件將具有CO2捕捉功能的Ca-Cu循環(huán)制氫系統(tǒng)與帶有CO2捕捉功能(利用MDEA化學(xué)吸收)的常規(guī)甲烷蒸汽重整制氫系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明Ca-Cu循環(huán)制氫系統(tǒng)制氫效率高出6%，碳捕集效率大約提高了10%．Ozcan等[9]將Ca-Cu循環(huán)捕捉CO2與Ca循環(huán)、富氧燃燒、氨基吸附3種CO2捕捉方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)在相同的CO2捕捉效率下，Ca-Cu循環(huán)過程的能效罰值最低．

1?4種循環(huán)過程的模擬

選用國(guó)內(nèi)某600MW超臨界機(jī)組鍋爐煙氣(質(zhì)量流量為650 kg/s，溫度40℃，常壓)作為研究對(duì)象[14]，對(duì)4種燃燒后CO2捕集方式進(jìn)行比較．CO2捕集過程在煙氣凈化系統(tǒng)(脫硫、脫硝、除塵)之后進(jìn)行，模擬過程中忽略SO、NO和顆粒物等的影響．表1給出了該600MW超臨界機(jī)組的尾氣參數(shù)．

Ca-Cu循環(huán)系統(tǒng)主要由反應(yīng)器、換熱器和分離器組成．在煅燒反應(yīng)器中同時(shí)發(fā)生CaCO3煅燒的吸熱反應(yīng)和CuO還原放熱反應(yīng)，選用100%甲烷作為還原氣．煅燒反應(yīng)中，CuO過量30%[15]，此時(shí)甲烷完全轉(zhuǎn)化，燃燒效率達(dá)到100%．Cu的氧化過程中，為確保完全氧化為氧化銅，所需的空氣應(yīng)過量，氧化反應(yīng)器出口處欠氧氣體物流中O2的摩爾組分設(shè)置為3%(摩爾分?jǐn)?shù))．所選用的氣固分離器分離效率均為100%[16]．常規(guī)Ca循環(huán)中，選用100%甲烷作為還原氣，煅燒反應(yīng)出口氣體物流中O2的摩爾分?jǐn)?shù)設(shè)置為3%，以確保甲烷完全燃燒；利用深冷空氣分離系統(tǒng)(ASU)為常規(guī)Ca循環(huán)提供所需純氧，ASU出口氧氣摩爾分?jǐn)?shù)為98%．4種循環(huán)中碳酸化反應(yīng)器溫度均設(shè)置為650℃[16]．本文模擬空氣反應(yīng)器采用常壓操作，空氣反應(yīng)器的溫度太低會(huì)降低反應(yīng)速率，溫度太高，CaCO3發(fā)生分解．經(jīng)模擬發(fā)現(xiàn)，650℃較為合適．4種循環(huán)的煅燒反應(yīng)器均實(shí)現(xiàn)熱中性，不與外界進(jìn)行能量交換(凈熱量＝0kW)．

表1?某600 MW超臨界機(jī)組煙氣參數(shù)[14]

Tab.1 Composition of flue gas from a 600 MW super-critical unit

煙氣組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% CO212.0 N274.2 H2O8.3 O25.5

式中：CaO表示進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器中的CaO的摩爾流量；carb表示參與碳酸化反應(yīng)的CaO的比例；CO2表示煙氣中CO2的摩爾流量．

為了評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能，首先需要確定系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行條件，根據(jù)文獻(xiàn)中已有同類型系統(tǒng)結(jié)果和對(duì)系統(tǒng)特征的定性分析，初步確定系統(tǒng)各操作條件的范圍．對(duì)于Ca-Cu循環(huán)系統(tǒng)，考慮煅燒反應(yīng)器的溫度范圍為750～950℃，碳酸鈣的摩爾流量范圍為4000～6000kmol/h，Cu/Ca質(zhì)量比范圍為4.3～7.0．以下介紹4種循環(huán)過程的過程模擬，并對(duì)單個(gè)操作變量進(jìn)行靈敏性分析．

1.1?碳酸化-煅燒/還原-氧化-碳酸化(循環(huán)1)

循環(huán)1中，煙氣中的CO2先進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器，與CaO發(fā)生碳酸化反應(yīng)生成CaCO3，旋風(fēng)分離器出來的高溫氣體用于加熱碳酸化反應(yīng)器的進(jìn)口煙氣，高溫固體(CaO＋CaCO3＋CuO)則進(jìn)入煅燒反應(yīng)器，煅燒反應(yīng)器中主要發(fā)生CaCO3的煅燒反應(yīng)和CuO的還原反應(yīng)．煅燒反應(yīng)器的出口物流通過旋風(fēng)分離器分離為固體(CaO＋Cu＋CuO)和氣體(CO2＋H2O)，分離的高溫氣體用來加熱還原氣甲烷；分離的固體顆粒進(jìn)入空氣反應(yīng)器，顆粒中的Cu與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成CuO．空氣反應(yīng)器出口物流也由旋風(fēng)分離器分離為固體(CaO＋CuO)和氣體(N2＋O2)，分離的高溫氣體預(yù)熱部分進(jìn)料空氣，分離的高溫固體進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器，進(jìn)行下一次循環(huán)．基于Aspen Plus模擬的循環(huán)1的物流/能流如圖1所示．

1.2?碳酸化-氧化-煅燒/還原-碳酸化(循環(huán)2)

循環(huán)2的流程設(shè)計(jì)與循環(huán)1類似．碳酸化反應(yīng)器和煅燒反應(yīng)器順序調(diào)換，使得進(jìn)入各個(gè)反應(yīng)器的固體物質(zhì)的組成發(fā)生了改變．在循環(huán)2中需注意空氣反應(yīng)器的操作條件，盡可能保證CaCO3在此條件下不發(fā)生分解反應(yīng)，因?yàn)榇藭r(shí)產(chǎn)生的CO2將會(huì)直接排向大氣．文獻(xiàn)[19]表明Cu在21%(體積分?jǐn)?shù))的O2氣氛中，500℃就可實(shí)現(xiàn)快速完全的氧化．Cu的氧化是系統(tǒng)中主要的能量輸出部分，且反應(yīng)后空氣反應(yīng)器中的固體顆粒將攜帶熱量進(jìn)入煅燒反應(yīng)器，但煅燒反應(yīng)器的反應(yīng)溫度遠(yuǎn)高于500℃，故應(yīng)在避免CaCO3發(fā)生分解的情況下盡可能提高空氣反應(yīng)器的反應(yīng)溫度．根據(jù)模擬結(jié)果可知，在650℃，0.1MPa條件下空氣反應(yīng)器中CaCO3并未發(fā)生分解．進(jìn)入碳酸反應(yīng)器的主要固體物質(zhì)為CaO和Cu，煙氣中的氧氣會(huì)氧化部分Cu，故循環(huán)2中需要的空氣量也會(huì)相應(yīng)減少．循環(huán)2的物流/能流如圖2所示．

圖1?循環(huán)1的物流/能流流程

1.3?碳酸化/氧化-煅燒/還原-碳酸化/氧化(循環(huán)3)

循環(huán)3與前兩種循環(huán)的最大區(qū)別在于該循環(huán)中省去了空氣反應(yīng)器．CO2的碳酸化反應(yīng)和Cu的氧化反應(yīng)均發(fā)生在碳酸化反應(yīng)器中，所需的空氣與煙氣混合后一起進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器．進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器的Cu也會(huì)部分被煙氣中的O2氧化．循環(huán)3的物流/能流流程圖見圖3．

1.4?Ca循環(huán)系統(tǒng)(循環(huán)4)

與Ca-Cu循環(huán)不同，此時(shí)煅燒反應(yīng)所需的熱量由甲烷和純氧的放熱反應(yīng)提供．在本文進(jìn)行的模擬分析中，氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)設(shè)定為98%．所需的氧氣由空氣經(jīng)過空氣分離系統(tǒng)獲得．Ca循環(huán)系統(tǒng)的物流/能流流程圖如圖4所示．

1.5?操作參數(shù)的靈敏性分析

1.5.1?煅燒反應(yīng)器溫度的影響

圖5為煅燒反應(yīng)器溫度對(duì)煅燒反應(yīng)器出口氣體的影響，對(duì)于循環(huán)1、循環(huán)2和循環(huán)3，在煅燒反應(yīng)器的溫度升高到820℃時(shí)3種循環(huán)煅燒反應(yīng)器出口處的CO2的體積分?jǐn)?shù)有明顯提高，煅燒反應(yīng)器出口CaO的含量也增加；當(dāng)溫度高于820℃以后，氣體組分的體積分?jǐn)?shù)和CaO的摩爾分?jǐn)?shù)幾乎不會(huì)再有明顯變化．循環(huán)4煅燒反應(yīng)器的溫度升高到840℃時(shí)，CO2的體積分?jǐn)?shù)和CaO的摩爾分?jǐn)?shù)均不再隨溫度的變化而變化．

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因在于：一方面煅燒反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向右移動(dòng)，使得CO2產(chǎn)量增加，同時(shí)CaO的產(chǎn)量增加；另一方面，當(dāng)溫度增加到一定限度，碳酸鈣完全分解，且反應(yīng)器內(nèi)部已達(dá)到熱力平衡，CaO的產(chǎn)量和CO2的產(chǎn)量不再變化．本文循環(huán)1、循環(huán)2、循環(huán)3煅燒反應(yīng)器溫度優(yōu)化值為820℃，循環(huán)4煅燒反應(yīng)器的優(yōu)化溫度為840℃．

圖2?循環(huán)2的物流/能流流程

圖3?循環(huán)3的物流/能流流程

1.5.2?CaCO3摩爾流量的影響

圖4?循環(huán)4的物流/能流流程

圖5?煅燒反應(yīng)器溫度對(duì)煅燒反應(yīng)器性能的影響

圖6?CaCO3摩爾流量對(duì)碳酸化反應(yīng)器性能的影響

1.5.3?Cu/Ca質(zhì)量比的影響

還原反應(yīng)為煅燒反應(yīng)提供熱量，碳酸鈣開始煅燒，釋放CO2．同時(shí)，氧化銅的還原反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生CO2和H2O．如圖7～圖9所示，煅燒反應(yīng)器隨著Cu/Ca摩爾比的增加由吸熱狀態(tài)過渡到放熱狀態(tài)，與氧化銅發(fā)生還原反應(yīng)的甲烷反應(yīng)完后，繼續(xù)增大Cu/Ca摩爾比，會(huì)帶走反應(yīng)器部分熱量，煅燒反應(yīng)器開始由放熱狀態(tài)向吸熱狀態(tài)變化．在Ca-Cu循環(huán)中，3個(gè)反應(yīng)器的溫度不同，改變流程中反應(yīng)器的順序后，每個(gè)反應(yīng)器的進(jìn)口物流的溫度也會(huì)發(fā)生變化，為了能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)間的自供熱，所需的Cu/Ca摩爾比不完全相同．本文中，循環(huán)1中Cu/Ca摩爾比的優(yōu)化值為5.13，循環(huán)2中Cu/Ca摩爾比的優(yōu)化值為5.19，循環(huán)3中Cu/Ca摩爾比的優(yōu)化值為5.16．

圖7?循環(huán)1中Cu/Ca摩爾比對(duì)煅燒反應(yīng)器性能的影響

圖8?循環(huán)2中Cu/Ca摩爾比對(duì)煅燒反應(yīng)器性能的影響

圖9?循環(huán)3中 Cu/Ca摩爾比對(duì)煅燒反應(yīng)器性能的影響

1.5.4?空氣質(zhì)量流量的影響

Ca-Cu循環(huán)中所需的氧由氧化銅中的氧提供，所需氧化的銅的量由煅燒反應(yīng)器中發(fā)生分解的CaCO3的量確定；Ca循環(huán)中的氧由空氣經(jīng)過空氣分離系統(tǒng)分離獲得，在煅燒反應(yīng)器中甲烷和氧氣的放熱反應(yīng)為煅燒反應(yīng)提供所需熱量．根據(jù)熱量衡算，CaCO3的量確定后，空氣分離系統(tǒng)所需的空氣流量就確定了．循環(huán)中所需空氣量由通入的CuO的摩爾流量和煙氣中氧氣是否與Cu發(fā)生反應(yīng)決定．由表2可知4種循環(huán)所需空氣量由多到少的排序?yàn)椋貉h(huán)1＞循環(huán)3＞循環(huán)2＞循環(huán)4，因?yàn)檠h(huán)1中銅元素是以氧化銅的形式進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器中，煙氣中的氧氣沒有參與反應(yīng)，且循環(huán)1通入的CuO的摩爾流量最大；循環(huán)2中Cu進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器，部分Cu與煙氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，剩余部分Cu的氧化反應(yīng)需要的氧由空氣提供；循環(huán)3中Cu的反應(yīng)與循環(huán)2類似，一部分Cu被煙氣中的氧氣氧化，一部分Cu被空氣中的氧氣氧化．由于循環(huán)2中CuO的摩爾流量大于循環(huán)3，循環(huán)2中所需空氣流量本應(yīng)大于循環(huán)3，但流程模擬中反應(yīng)器出口處氧氣摩爾分?jǐn)?shù)設(shè)置為過量3%，故循環(huán)3的所需空氣量大于循環(huán)2，實(shí)際參與反應(yīng)的空氣量仍是循環(huán)2大于循環(huán)3．循環(huán)4中空氣流量最小，是因?yàn)檠h(huán)4中通入的空氣是為了進(jìn)行空氣分離處理產(chǎn)生氧氣與甲烷反應(yīng)，為煅燒反應(yīng)供熱，而不像Ca-Cu循環(huán)中通入空氣是為了氧化Cu．甲烷與氧氣反應(yīng)放熱量較大，故通入較少的空氣就可以滿足煅燒的吸熱需求．

1.5.5?CH4摩爾流量的影響

對(duì)于Ca-Cu循環(huán)，煅燒反應(yīng)需要的熱量由甲烷和氧化銅的還原放熱反應(yīng)提供，所需甲烷量由CuO的流量和煅燒反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)熱中性決定．在滿足煅燒反應(yīng)器熱中性的前提下，CuO流量大的循環(huán)所需甲烷流量大．Ca循環(huán)中，煅燒反應(yīng)所需熱量由甲烷和氧氣的氧化放熱反應(yīng)提供，所需甲烷量由煅燒反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)熱中性決定．Ca循環(huán)單位摩爾的甲烷與氧氣反應(yīng)放出的熱量遠(yuǎn)高于Ca-Cu循環(huán)單位摩爾的甲烷與CuO反應(yīng)放出的熱量，所以Ca循環(huán)所需的甲烷流量低于Ca-Cu循環(huán)．4種循環(huán)所需甲烷流量如表2??所示．

基于以上分析，最終確定的各循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行條件如表2所示．

表2?4種循環(huán)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化結(jié)果

Tab.2?Optimized parameters for four Routes

4種循環(huán)的煅燒反應(yīng)器通過設(shè)計(jì)規(guī)劃的設(shè)置均實(shí)現(xiàn)熱中性(＝0kW)；4種循環(huán)均是為了回收煙氣中的CO2，碳酸反應(yīng)器中碳酸化轉(zhuǎn)化率越高，回收的CO2越多；模擬結(jié)果顯示循環(huán)2的碳酸化轉(zhuǎn)化率最高(81.44%)，其次是循環(huán)1和循環(huán)4(80.41%)，碳酸化轉(zhuǎn)化率最低是循環(huán)3，僅為68.33%．因?yàn)檠h(huán)1和循環(huán)4中碳酸化反應(yīng)器中CO2體積分?jǐn)?shù)相同，同樣的溫度及壓力條件下，碳酸化轉(zhuǎn)化率相同；循環(huán)2中，因?yàn)闊煔庵械牟糠盅鯕馀c銅發(fā)生了氧化反應(yīng)，使得碳酸反應(yīng)器中CO2體積分?jǐn)?shù)增大，碳酸化轉(zhuǎn)化率增大；循環(huán)3中碳酸化反應(yīng)器中雖也發(fā)生了銅與氧氣的氧化反應(yīng)消耗掉氧氣，但同時(shí)也引入了大量的氮?dú)?，使得碳酸化反?yīng)器中CO2體積分?jǐn)?shù)大幅降低，故碳酸化轉(zhuǎn)化率最低．轉(zhuǎn)化率低，消耗的CaCO3流量也低，由表2可知，循環(huán)3所需CaCO3流量最低．

2?火用分析

?(2)

?(3)

?(4)

圖10?循環(huán)1耗散、損失分布

圖11?循環(huán)2耗散、損失分布

圖12?循環(huán)3耗散、損失分布

圖13?循環(huán)4耗散、損失分布

圖14?4種循環(huán)效率

(1) Ca-Cu循環(huán)與常規(guī)Ca循環(huán)相比性能好，原因是避免了能耗高的空氣分離系統(tǒng)．

3?結(jié)?論

(1)常規(guī)CO2碳酸化和煅燒的碳捕集過程無法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的自供熱，且需增加系統(tǒng)．基于Ca-Cu循環(huán)的碳捕集過程不僅可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的自供熱，而且避免了煅燒反應(yīng)器中燃料與空氣的直接接觸，通過氧載體在反應(yīng)器中循環(huán)來提供燃料燃燒所需的氧氣，具有CO2高效低能耗回收、化學(xué)能梯級(jí)利用、抑制NO生成和近零排放等優(yōu)點(diǎn)．

(3) 4種循環(huán)均涉及到物流的加熱和冷卻，故還可以通過換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化來提高系統(tǒng)的熱回收程度，進(jìn)而提高整個(gè)過程系統(tǒng)的能量利用率，降低過程系統(tǒng)能耗．

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Process Simulations and Exergy Analysis of Ca-Cu Looping for Post-combustion CO2Capture System

Wang Xiaoyu，Zhao Haibo

(State Key Laboratory of Coal Combustion，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)

A novel Ca-Cu looping，based on CaO/CaCO3-CuO/Cu bi-carriers，solves this problem in a subtle way by providing the heat released from the exothermic reaction of CuO with fuel to the endothermic reaction of CaCO3calcination，which is expected to lower the CO2capture cost as well as the overall energy consumption. Typically，there are three kinds of solid cycle used for Ca-Cu looping：①carbonation-calcination/reduction-oxidation-carbonation，②carbonation-oxidation-calcination/reduction-carbonation，and ③carbonation/oxidation-calcination/reduction-carbonation/oxidation. In this work，we used Aspen Plus software to conduct process simulations of these three kinds of Ca-Cu looping，with a main focus on parameter optimization and exergy analysis. The simulation results showed that the second type of Ca–Cu looping had the highest carbonation conversion of up to 81.44%. In operation conditions of 0.1MPa，820℃，complete conversion can be achieved in the calciner for Ca-Cu looping，where asoperation conditions of 0.1MPa，840℃were needed for Ca-looping. Compared with Ca-Cu looping，the fuel and air requirements were both lower in Ca-looping，and a Cu/Ca molar ratio of 5.13—5.19 was necessary in Ca-Cu looping. Our exergy analysis results indicated that the maximum exergy destruction occurs in the calciner and the second type of Ca-Cu looping had the highest exergy efficiency of up to 65.04%，which was approximately 30% higher than that of the traditional Ca-looping.

Ca-Cu looping；CO2capture；process simulation；sensitivity analysis；exergy analysis

TK11

A

1006-8740(2019)01-0001-10

10.11715/rskxjs.R201804020

2018-04-28．

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51522603；51561125001).

王小雨（1985—??），女，碩士，講師，wangxiaoyurainy@163.com.

趙海波，男，博士，教授，klinsmannzhb@163.com.