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全球能源需求快速增长，煤炭使用量与日俱增，其中燃煤发电是煤炭使用的主要方式。煤炭发电带来的一个重要环境问题便是高CO2排放，CO2为温室气体之一，会造成温室效应，导致全球气温升高，给生态环境带来严重危害。因此，减少燃煤电厂CO2排放、推动低碳发展至关重要。
本文以国内某1000MW超超临界燃煤发电系统为原型，分别结合钙基吸附剂CaO碳酸化/煅烧循环吸附CO2模型和锂基吸附剂Li4SiO4碳酸化/煅烧循环吸附CO2模型，利用AspenPlus软件分别建立基于钙循环吸附CO2的燃煤发电系统和基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统，对基于钙循环吸附CO2的燃煤发电系统模型合理性进行验证，推断相同流程下的基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统的模型合理性。将这两类燃煤发电系统的热力特性、CO2排放特性和吸附剂物料经济性进行对比，并对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统模型的系统参数进行敏感性分析，探究CO2捕集率、锂基吸附剂平均转化率、物料排放比例、碳酸化炉后气固分离效率、CO2压缩耗功及余热利用率的取值对煅烧炉前循环物料质量流量、煅烧炉耗功、发电功率及理论发电热效率的影响程度。同时，为研究结合锂基吸附剂碳酸化/煅烧循环吸附CO2环节后，燃煤电厂CO2排放总量的变化问题，利用生命周期评价方式对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统生命周期各阶段的CO2排放进行定量计算，分析个阶段CO2排放量对排放总量的影响程度，并与燃煤电厂结合钙循环吸附CO2方式的生命周期评价结果进行了比较。
分别基于锂循环与钙循环吸附CO2的燃煤发电系统的对比研究表明：由于锂基吸附剂Li4SiO4循环吸附性能优于钙基吸附剂CaO，同时煅烧反应所需温度低，前者系统的理论发电热效率较后者高1.92个百分点，但由于净发电功率较低导致CO2排放系数相对较高。锂基吸附剂的成本高于钙剂吸附剂，在资源循环利用的前提下大规模回收锂电池得到原料Li2CO3有望降低Li4SiO4合成成本。
对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统的敏感性分析表明：CO2捕集率对煅烧炉理论耗功影响最大，变化幅度为54.2%，对净发电功率的影响变化幅度同样最大，达到13.1%；余热利用率及锂基吸附剂平均转化率对发电功率影响较大，变化幅度分别为6.8%和5.9%；余热利用率对理论发电功率影响幅度最大为6.8%。在一定范围内提高CO2捕集率使得系统发电功率增加，同时降低CO2排放系数，提高余热利用率可显著提高系统发电热效率。
对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统生命周期评价的研究表明：增加锂循环吸附CO2环节后全生命周期煤炭消耗量较原燃煤电厂增加71.1%，系统毛发电量增加72.7%，CO2排放系数降低43.1%，有效降低了CO2排放。全生命周期中CO2吸附剂生产阶段与CO2吸附系统运行阶段CO2排放量分别占据基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统CO2排放总量的44.15%和37.09%，前者因为吸附剂原料Li2CO3的生产能耗较高，该生产阶段CO2排放量远高于钙基吸附剂原料的生产过程，而后者需要用电设备耗电以压缩储存CO2间接造成大量CO2排放。通过优化Li2CO3的生产流程降低能耗、在资源可持续利用的前提下寻找Li2CO3的替代来源，同时尽可能使用燃煤发电系统自身发电供给用电设备，可有效降低燃煤发电系统CO2排放系数。燃煤电厂建设、CO2吸附系统建设、CO2吸附剂运输、燃煤电厂退役和CO2吸附系统退役阶段CO2排放占据均小于1%，说明这些阶段对CO2排放总量的结果影响不大。
本文以国内某1000MW超超临界燃煤发电系统为原型，分别结合钙基吸附剂CaO碳酸化/煅烧循环吸附CO2模型和锂基吸附剂Li4SiO4碳酸化/煅烧循环吸附CO2模型，利用AspenPlus软件分别建立基于钙循环吸附CO2的燃煤发电系统和基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统，对基于钙循环吸附CO2的燃煤发电系统模型合理性进行验证，推断相同流程下的基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统的模型合理性。将这两类燃煤发电系统的热力特性、CO2排放特性和吸附剂物料经济性进行对比，并对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统模型的系统参数进行敏感性分析，探究CO2捕集率、锂基吸附剂平均转化率、物料排放比例、碳酸化炉后气固分离效率、CO2压缩耗功及余热利用率的取值对煅烧炉前循环物料质量流量、煅烧炉耗功、发电功率及理论发电热效率的影响程度。同时，为研究结合锂基吸附剂碳酸化/煅烧循环吸附CO2环节后，燃煤电厂CO2排放总量的变化问题，利用生命周期评价方式对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统生命周期各阶段的CO2排放进行定量计算，分析个阶段CO2排放量对排放总量的影响程度，并与燃煤电厂结合钙循环吸附CO2方式的生命周期评价结果进行了比较。
分别基于锂循环与钙循环吸附CO2的燃煤发电系统的对比研究表明：由于锂基吸附剂Li4SiO4循环吸附性能优于钙基吸附剂CaO，同时煅烧反应所需温度低，前者系统的理论发电热效率较后者高1.92个百分点，但由于净发电功率较低导致CO2排放系数相对较高。锂基吸附剂的成本高于钙剂吸附剂，在资源循环利用的前提下大规模回收锂电池得到原料Li2CO3有望降低Li4SiO4合成成本。
对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统的敏感性分析表明：CO2捕集率对煅烧炉理论耗功影响最大，变化幅度为54.2%，对净发电功率的影响变化幅度同样最大，达到13.1%；余热利用率及锂基吸附剂平均转化率对发电功率影响较大，变化幅度分别为6.8%和5.9%；余热利用率对理论发电功率影响幅度最大为6.8%。在一定范围内提高CO2捕集率使得系统发电功率增加，同时降低CO2排放系数，提高余热利用率可显著提高系统发电热效率。
对基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统生命周期评价的研究表明：增加锂循环吸附CO2环节后全生命周期煤炭消耗量较原燃煤电厂增加71.1%，系统毛发电量增加72.7%，CO2排放系数降低43.1%，有效降低了CO2排放。全生命周期中CO2吸附剂生产阶段与CO2吸附系统运行阶段CO2排放量分别占据基于锂循环吸附CO2的燃煤发电系统CO2排放总量的44.15%和37.09%，前者因为吸附剂原料Li2CO3的生产能耗较高，该生产阶段CO2排放量远高于钙基吸附剂原料的生产过程，而后者需要用电设备耗电以压缩储存CO2间接造成大量CO2排放。通过优化Li2CO3的生产流程降低能耗、在资源可持续利用的前提下寻找Li2CO3的替代来源，同时尽可能使用燃煤发电系统自身发电供给用电设备，可有效降低燃煤发电系统CO2排放系数。燃煤电厂建设、CO2吸附系统建设、CO2吸附剂运输、燃煤电厂退役和CO2吸附系统退役阶段CO2排放占据均小于1%，说明这些阶段对CO2排放总量的结果影响不大。