船舶碳捕集系统热集成优化：技术经济视角下的燃料惩罚削减策略

（编辑推荐）本文针对航运业减排难题，创新性提出船舶碳捕集（OCC）系统热集成优化方案。通过主发动机涡轮旁路（M3）、蒸汽工作压力调节等系统性措施，将MEA（单乙醇胺）溶剂再生能耗降低57%，使CO2捕集燃料惩罚从55%降至23%，为IMO 2050净零目标提供关键技术路径。

　　

Highlight

研究亮点：通过系统仿真评估五种效率提升措施，关键性能指标（KPIs）显示：

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  燃料惩罚：碳捕集系统运行导致的燃料消耗增幅，包含CO₂分离（1.16 kWh_th/kg_CO2）、压缩（0.06 kWh_el/kg_CO2）等全流程能耗

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  CO₂规避率：从基线76%提升至81%

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  经济性：特定CO₂减排成本降低52%（从300.9欧元/吨降至144.3欧元/吨）

Discussion

讨论：发动机涡轮旁路（M3）是热集成优化的核心突破，通过牺牲1.5%机械效率换取30%额外废热提取。结合辅助发动机废热回收（WHRS）和蒸汽压力调节，形成协同效应，但需注意：

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  低品位热源（200℃排气）需搭配热泵升级

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  MEA溶剂再生温度（120℃）与系统匹配度是关键限制因素

Conclusion

结论：本研究证实船舶碳捕集（OCC）在现有发动机架构下可实现：

1. 1.

   燃料惩罚削减58%（23.4% vs 基线57.4%）

2. 2.

   每吨CO₂处理成本降低至144欧元

3. 3.

   为过渡期航运脱碳提供可商业化解决方案