肯富来管道泵丨套管内水温对水泵系统性能的影响

 在模拟算例的计算过程中，吸附时通入套管内的冷水温度给定值为280K，脱附时通入套管的热水温度为340K，但在实际中，这二者却是变化的参数：对于自来水来说，冬夏季的水温是差异较大的，常年水温在5℃-15℃(即278K-288K)的范围内变化，所以肯富来管道泵系统在不同季节中运行时，捕获塔吸附过程受冷水温度的影响，捕获能力是存在差异的；对于经过烟气换热器出来的热水来说，电厂排放的烟气温度也不是一成不变的，同时也受烟气换热器性能的影响会发生变化，在实际中可以通过烟气换热器两侧的烟气流速和水流速度来调节出口热水温度，流入套管的热水温度不同，对脱附过程的影响程度也有差异，最终导致水泵系统捕获性能与计算工况产生偏差。

为探明冷热水温度变化对捕获过程产生的影响，在模型计算中，改变系统吸脱附过程的冷热水进口温度进行多次计算，将计算得到的稳定工况的一个循环的捕获量绘制于横坐标为水温、纵坐标为捕获量的坐标系中。

冷水温度对肯富来化工泵系统捕获量的影响，由图可知，捕获量受冷水温度的影响呈直线变化，随着冷水温度的升高，系统的捕获量逐渐降低。进入套管的冷水温度为278K时，捕获量为62.89mo1；冷水温度为280K时，捕获量为62.48mol；冷水温度为288K时，捕获量为60.76molo发生这种变化的原因是：在吸附过程中，进入套管的水温越低，对吸附塔壁的冷却作用越明显，能够带走更多的吸附热量，使吸附塔内温升越小，温度越低越有利于吸附过程的进行，饱和吸附量越高。在吸附剂质量一定的情况，吸附的CO2的量越大，后续脱附过程中脱出的CO2的量也就相对较，最终体现为捕获量在低温时较高；随着冷水温度的升高，冷水流动带走下高的热量减少，吸附量相应减少，捕获量越来越低。

脱附阶段，通入套管的热水温度对捕获量的影响。系统的捕获量随着热水温度的升高而逐渐增大，热水温度320K时，系统的捕获量为61.22mo1；温度升到350K，捕获量升高到63.12mo1。热水温度越高，在脱附过程中能够补充的热量也就越大，使脱附时塔内的温度降减小，有利于脱附过程的进行。

可以预见，冷水流量和热水流量的变化也将产生类似的影响，因为流量越大，与塔壁的换热量越大，能够减小吸脱附热效应对捕获过程的影响。实际中，冷热水温度变化对捕获量的影响可能与模拟计算的结果存在差异，因为实际中，吸附剂的传热传质系数是随温度变化而变化的，但在模型计算中，水泵系统的各部分的性能参数是被当做定值来代入计算过程的。

肯富来水泵厂首先根据吸附捕获烟气中CO2的特点，设计了双塔变压变电变温联合水泵系统，系统采用了前文中的研究成果，以VACF作为吸附剂，变温吸附变压变温变电联合脱附作为主要工艺，详细介绍了系统流程；

建立了双塔变压变电变温联合水泵系统的计算模型及初始条件和边界条件，进行了求解，研究了双塔变压变电变温联合水泵系统的性能，并选定对比系统，分析了双塔变压变电变温联合水泵系统的性能优势；

通过对双塔变压变电变温联合水泵系统及不同对比系统的模拟计算，发现在肯富来管道泵系统中加入增强吸附和增强脱附的措施对系统捕获CO2的过程都有很大的促进作用，包括提高捕获速度和捕获量，变温吸附、变温变压变电联合脱附捕获CO2的一次循环中，循环的时长为10.3min，CO2捕获量为62.48mo1，选定的对比系统均未达到这样短的捕获时间和高捕获量；

对不同系统进行捕获时间、捕获率和能耗分析发现，双塔变压变电变温联合水泵系统相对于最基本的常规吸附、变压脱附系统来说，少量增加了肯富来管道泵和通电的能耗，却提高了20.62%的捕获量，降低了35.63%的捕获时间，且捕获率由0.65上升到了0.88，所设计的系统具有很高的实际效益。

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