ISO 27919-1:2018 — 燃烧后CO₂捕集性能评估

一、ISO 27919-1:2018 标准概述

ISO 27919-1:2018 规定了与发电厂集成的燃烧后CO₂捕集（PCC）装置的性能测量、评估和报告方法。该标准是ISO/TC 265制定的ISO 27919系列中的第一个标准，为基于化学吸收法（使用反应性液体如胺溶液、碳酸钾溶液和氨水）的PCC系统提供了计算关键性能指标（KPI）的通用方法。

该标准涵盖燃烧碳质燃料（包括煤、石油、天然气和生物质衍生燃料）的热力发电厂，涉及全规模捕集（处理全部烟气）和分流配置。捕集的CO₂通过压缩或液化处理，用于后续运输和地质封存。

二、系统边界定义

2.1 PCC 装置集成

标准确立了PCC装置、主发电厂和辅助公用设施之间的清晰边界。这一边界定义至关重要，因为PCC操作与发电厂运行紧密集成——蒸汽通常从发电厂蒸汽循环中抽取用于溶剂再生，电力被PCC设备（包括泵、风机和压缩机）消耗。标准定义了哪些能量流和物质流穿过系统边界以及应如何在性能计算中对其进行核算。

2.2 捕集效率与产品质量

标准将捕集效率定义为捕集的CO₂与进入烟气中CO₂的比值。典型PCC系统可实现85-95%的捕集效率，尽管更高效率在技术上也是可行的。产品CO₂流必须满足运输和封存的质量规格，包括对水分、氧气和其他可能影响管道完整性或封存操作的杂质的限制。

三、关键性能指标（KPI）

3.1 比热能消耗

比热能消耗（STEC）是PCC装置最重要的KPI，表示捕集单位质量CO₂所需的热能。STEC 通常以GJ/吨CO₂表示，取决于溶剂系统、工艺配置和操作条件。胺基系统的典型STEC值在2.5-4.0 GJ/tCO₂范围内，当前研究重点是降低这一能量损失。

3.2 比电能消耗

比电能消耗（SEC）核算PCC装置设备消耗的电能，包括溶剂循环泵、冷却水泵、烟气风机和CO₂压缩。标准还定义了等效比电能消耗（SEEC），将热能和电能损失合并为单一指标，使得不同PCC技术可以在等效基础上进行比较。

3.3 吸收剂消耗与降解

比吸收剂消耗（SAC）量化了因降解、蒸发和夹带造成的溶剂损失。胺降解是重要的运行成本和环境问题，因为降解产物可能有毒且需要处理。比化学品消耗（SCC）核算用于溶剂回收、缓蚀和pH控制的额外化学品。

四、测量与仪表要求

ISO 27919-1:2018 提供了测量方法和仪表的详细要求。标准根据目的和所需精度对仪表进行分类，规定了校准程序和数据收集协议。关键测量包括烟气组分（CO₂、O₂、H₂O）、产品CO₂流组分和流量、蒸汽和冷凝水性质、冷却水参数以及电力消耗。必须量化并报告测量不确定度，以建立对计算所得KPI的置信度。

五、PCC 性能评估的工程要点

ISO 27919-1:2018 的关键工程考量包括：

• 热能损失（STEC）代表了PCC装置最大的运行成本和技术改进的主要目标。
• 性能评估必须考虑非设计工况，包括发电厂负荷变化和冷却系统性能受环境温度的影响。
• 溶剂管理至关重要——降解产物可能导致腐蚀、结垢和挥发性降解化合物排放增加。
• CO₂ 压缩通常占总电能消耗的30-40%，使压缩机效率成为重要因素。
• 标准提供了包含测试原则、参考条件和计算示例的附录，以支持一致的实施。

六、常见问题