通过设计基于火电厂余热的固体吸附碳捕集工艺流程，进行有效捕集并封存CO₂，实现能源的梯级利用，对实现“碳达峰”“碳中和”目标具有重要意义。本项目以五彩湾发电有限责任公司提供的660 MW超超临界火力发电机组作为研究对象，基于发电厂烟气处理流程、具体数据、实际工况展开实证研究。通过三个子课题确定合适的二氧化碳吸附位点，选择恰当的二氧化碳吸附剂，完成百吨级系统的设计，最终确定基于火电厂余热利用的二氧化碳捕集优化方案。

首先进行火电厂烟气排放流程及CO₂捕集工况优化研究。深入了解烟气发电烟气排放的基本流程，通过对火电厂测试数据的分析确定烟气的状态参数，对烟气排放路径进行建模，从而确定二氧化碳吸附的合适位点。其次进行新型CO₂吸附材料的性能测试与模拟仿真研究。使用RASPA软件对新型MOF材料进行建模和性能分析，确定吸附剂的最佳温度压力条件，根据实际数据拟合选择合适的CO₂吸附剂。最后，进行两级CO₂吸附循环模拟仿真及设计优化，收集CO₂吸附过程的实验数据建立数学模型并通过仿真软件建立吸附塔的热质传递模型，完成百吨级系统的设计优化。

在实际数据的基础上通过软件Aspen Plus进行烟气净化流程建模，并根据实际情况调整模型参数。建立神经网络预测二氧化碳吸附效率的模型对烟气排放过程中的关键参数进行预测和分析，判断出二氧化碳吸附的最佳位置应选择在脱硫后。

使用RASPA 软件采用分子模拟方法对几种经典的MOF材料进行建模和性能分析，通过设定不同的温度压力参数，模拟出不同工况下的CO₂吸附性能，确定适合火电厂碳捕集的吸附剂的MOFs种类及其最佳温度压力条件。

在SOLIDWORKS软件中完成套管式换热器和管壳式换热器的建模工作。基于工厂给定的换热器数据，接着建立吸附塔的热质传递模型，最后完成两级CO₂吸附联合优化，确定最佳的吸附单元结构。