重型卡车碳捕集技术研究

重型卡车碳捕集技术研究参考资料:Yujia Pang,et al.CO,adsorption captureforheavydutytrucks.Performanceanalysisandstandardizedevaluation[]]Fuel2026,404.136161整理推荐：中国化工学会烃资源评价加工与利用专委会田松柏目录01研究背景与意义02紧型TSA装置设计03热工设计与优化04系统性能验证05VEEDI评价体系06工程应用与政策07技术对比与展望01研究背景与意义重型卡车碳排放问题重型卡车碳排放现状车辆能效设计指数（VEEDI）重型卡车仅占全球车辆总数的2.5%，但VEEDI通过量化CO2排放、运输负载及能其碳排放量高达公路运输领域的20%-效技术等参数，为童型卡车提供环保性能25%，欧盟要求2030年前减排45%，凸评估标准，案例显示碳捕集单元可降低指显问题的紧追性。数13.2.移动碳捕集（MCC）技术突全生命周期减排策略破基于发动机废热驱动的TSA碳捕集单元，重型卡车90%碳排放来自运营阶段，高效可处理20%尾气，实现86.11%的CO2回柴油技术可减排38%，但内燃机改进潜力收率和93.8%纯度，体积仅渐微，需结合低碳燃料等综合方案。860×800×600mm移动碳捕集技术优势移动碳捕集技术定义与核心优势移动碳捕集（MCC）直接从重型卡车等移动源捕获COz：相比固定源捕集技术，具有灵活部署、适配现有车辆的特点，且通过固体吸附剂实现高选择性和低投资成本经济性与环境效益双突破研究显示，MCC技术到2035年总拥有成本低于电动卡车，边际减排成本优势显著，预计可减少0.12-0.15℃全球变暖贡献，兼具短期经济性与长期气候价值。采用压力/温度摆动吸附（PSATSA）循环，结合卡车废气余固体吸附剂技术路径创新热驱动脱附过程，无需额外能耗，碳气凝胶等材料因高比表面积和环保特性成为理想吸附选择，紧澳型装置设计与性能表现双吸附室交替工作设计实现连续捕集，三折餐双层管道结构仅占0.1m空间，处理20%尾气时CO，回收率达86.11%纯度93.8%，完美适配现有卡车改装需求。现有技术瓶颈分析移动碳捕集技术现状吸附材料与工艺瓶颈移动碳捕集（MCC）技术白接从审型卡固体吸附剂虽具备低分压高选择性优势，车等移动源捕获CO，相比固定源捕集仍但传统单吸附床设计无法实现连续捕集处于发展阶段，其经济性与电池/燃料电需采用双床交替吸附-解吸结构，导致设备池卡车相比具备短期优势。体积度大（达1.5m），废热驱动解吸的挑战评价体系缺失问题温度摆动吸附（TSA）依赖发动机废热驱现有燃油消耗指标无法量化MCC减排效果动解吸，虽能避免额外能耗，但吸时室需驱需类似船舶能效设计指数（EEDI）的设计三层折叠管道结构（车辆专属评价体系（VEEDI）来统一衡量860×800×600mm），集成难度高。CO.排放强度。02紧凑型TSA装置设计双层折叠管道结构双层折叠管道结构设计热力学循环机制空间优化布局方案材料与传热特性采用不锈钢材需构建的双层通过内音烟气出口连接散热受更型卡车空间限利，采用不锈钢材质确保结构强度，首道系统，内管直径80mm用部件降温，低温烟气再导入三折避结构设计吸时控，长内管壁与竭片实现吸附剂均于绘送高温烟气，外管营径另一吸附室环形空间进行径比优化为112整体单元加热，购气与吸附剂仅通200mm的环形全间增充cOCO,捕华，形成交替吸附解过管壁进行热传导，提升能吸谢剂，实现高效热交接而吸的铝环工作模式挂手车架纵章外锁量利用效率，大质量传递，01020304沸石13X-APG吸附剂沸石13X-APG吸附加热阶段的核心热剂的筛选依据传递机制沸石13X-APG分子筛因其成高温烟气在内管加热环形空熟的实验与理论基础被选为间吸附剂颗粒，触发CO脱CO.吸附剂，其热导率0.2附并生成高纯度产物，同时W(m-K)、孔径0.9nm及实现吸附剂再生，热传仅180.15mg/g的cO，吸附能通过管壁无质量交换，力为吸附腔设计提供关键参数支持。吸附腔热力学设计双层管结构空间优三阶段化方案吸附腔热设计分为加热段采用不锈钢双层管结构（内90℃目标温度）、中段散热管80mm/外管200mm）/三与冷却段，通过预设温度与折式布局解决重型卡车空间材料物性优化结构，最终匹限制，实现吸附剂均匀受热配重型卡车实际运行需求。与高效CO搏获，废热驱动解吸原理废热驱动解吸的核心机制紧凑型三折结构设计利用重型卡车发动机323.95°C的废热，01针对卡车空间限制，采用长径比11.2的通过双层不锈钢管道加热沸石13X-APG圆柱形吸附室优化热传递，创新三折式吸附剂至90°C，触发CO2解吸，实现折叠方案（860×800×600mm），平衡86.11%回收率与93.8%纯度的高效脱附性能与空间利用率。02双吸附室交替工作循环吸附剂关键参数配置03两套并联吸附室通过三通阀切换，交替选用孔隙直径0.9nm、吸附量执行加热解吸与冷却吸附流程，利用废180.15mg/g的沸石13X-APG，其气余热驱动热力学循环，提升整体能效040.2WW(mK)导热系数与0.697g/cm堆积30%以上。密度确保快速响应温度变化。03热工设计与优化三阶段传热模型三阶段传热模型概述加热阶段传热机制高温烟气与吸附剂间的传热分为三个阶段加热阶段通过纵向翅片增强传热，等效传：烟气与内管壁的对流换热、内管壁到外热系数由固体导热、颗粒间传热及气固复管壁的金属导热、外管壁与吸附剂间的等杂传热综合决定，热阻计算涵盖对流、金效传热，综合传热系数为22W(m²-K)属导热和等效传热三部分。中间阶段散热设计等效热阻与计算公式中间阶段采用固定散热结构，目标将烟气整体热阻由三部分串联组成，包括烟气对从323.95℃降至30℃，设计基于最高工况流热阻、金属管壁导热热阻及翅片吸附（20%尾气提取）理论最大热负荷为剂等效热阻，最终导出综合传热系数13.11kW.Uheating的解析表达式翅片管强化传热翅片管传热三阶段机制等效热阻建模方法强化传热结构设计冷却阶段双路径分析高温烟气至吸附剂的热传递通过公式量化总热阻，包含纵向翅片可提升传热效率且吸附剂冷却通过两条路径：分为三阶段：烟气与内管壁对流热阻（1/hwAw）金不增加气流阻力，超片效率外管壁-大气对流换热（系数对流换热（系数hw）金属属导热阻（Inda/diy自n通过几何参数与材料物）及低温烟气对流换热管壁与翅片导热（kmet）2TkmetL）及超片-吸附剂等性计算（公式5-7）优化总热阻由吸时剂导热（had外管壁与吸附剂复杂传热（效热阻（1/heg.1Aunfin，后整体传热系数达11》、金属管导热及外对流热等效系数had），o+heq.2nfinAfin,o)W(m-K),构成散热结构计算散热结构热负荷计算翅片管空冷器散热机制气相显热Qgas的理论最大热负荷为13.11kW，实际热负荷采用翅片管空冷器向空气散热，热阻分为烟气与管壁对流因烟气经后处理系统和供热过程冷却而低于设计值，需通过管壁导热及管外空气对流三部分，期片可增强管壁至空气的实验数据修正理论模型。传热效率。基于对数平均温差法建立散热方程（式11），整合管内对流等效直径de由几何参数s1