【目的】寒冷地域の冬季暖房における高炭素排出とクリーン暖房需要の矛盾を解決し、従来の水系炭素捕集法における常圧下でのCO₂溶解度制限の技術的ボトルネックを突破するため、本稿では寒冷地域における圧縮ガス暖房と水系炭素捕集の結合システムを提案する。【方法】本システムはガス圧縮、水系炭素捕集および余熱回収技術を統合し、寒冷地域の天然冷エネルギーを活用してガス圧縮のエネルギー消費を低減するとともにCO₂の溶解能力を向上させ、圧縮熱を暖房に再利用して炭素捕集とクリーン暖房の協調的増効を実現する。熱力学的シミュレーションモデルに基づき、システムの捕集性能、エネルギー消費特性および暖房能力を多次元的に定量分析した。【結果】結果は、10 MW暖房負荷条件下において、システムのCO₂捕集エネルギー消費量は290.18 kW·h/tに過ぎず、エネルギー消費コストは183.51元/tであり、従来のアミン化学吸収法に比べ約25.43％削減できることを示している。感度分析により、低環境温度、第二吸収圧力≥1 200 kPa、第二循環水流量約300～500 kg/s、入口CO₂濃度≥15％の条件で系統の運転性能がより優れていることが示された。【結論】本研究で提案した結合システムは、圧縮熱の段階的利用と二段階炭素捕集サイクルの協調設計により、高効率な炭素捕集と安定した暖房を実現し、寒冷地域におけるクリーン暖房と炭素削減目標の達成に新たな道を提供する。

水系炭素捕集技術;圧縮熱;暖房;余熱回収;エネルギー段階的利用