二氧化碳捕集与封存是实现CO₂减排的重要手段与战略性选择。然而,CO₂捕集过程需要消耗电厂大量的蒸汽,降低了电厂的出力,使机组的运行长期偏离设计工况。中低温太阳能集热器具有类型多、集热温度范围广的特点,利用太阳能集热来取代电厂抽汽进行二氧化碳捕集是降低火电厂能量损失的有效措施。因此,本课题针对太阳能耦合二氧化碳捕集的思路展开相关的理论与实验研究。首先,从工程热力学与化学热力学的交叉领域出发,揭示了能量转化利用过程燃料转化、动力循环以及气体分离的能流与物流的变化规律,建立了系统能流与?流模型和CO₂捕集最小化机理,分析了CO₂捕集与压缩过程的热力学效能变化。研究表明,对于直接燃烧过程,燃料转化过程的品位匹配度最差,?损失最大;太阳能集热?效率受太阳能热效率与集热品位的影响,其与电厂的耦合降低了耦合系统的?损,体现了太阳能的优势。其次,吸收剂研究方面,针对离子液体独特的优势,选定了[bmim][BF₄]离子液与不同醇胺溶液组成复配溶液。通过研究复配溶液在不同配比、不同温度下的密度、粘度特性,得到了复配溶液密度与粘度随温度变化的规律,考察了复配溶液的吸收性能,优选出吸收性能比较优异的复配溶液。研究发现,离子液体与醇胺溶剂的复配可以大大降低吸收剂的密度和粘度,MEA与[bmim][BF₄]的复配具有最好的CO₂溶解度。而后,建立了实验室规模的CO₂吸收-解吸实验装置。研究了吸收塔、解吸塔单塔运行实验,考察了烟气中CO₂含量、吸收液流量、贫液CO₂负荷对吸收塔吸收的影响,同时研究了富液CO₂负荷、流量等对解吸的影响;对吸收-解吸进行了循环实验,优化了CO₂捕集能耗。结果表明,当循环系统L/G在4.0左右时,再生能耗最低,达到4.2MJ/kg CO₂。同时,设计了槽式太阳能集热器与菲涅尔太阳能集热器的集热系统,测试了两组集热器的集热特性;实验研究了太阳能与CO₂捕集系统的运行特性。实验研究表明,二者的集热温度可以达到再沸器的温度需求,太阳能可以部分地或完全实现CO₂捕集能耗的取代,但系统运行的稳定性减弱。在一定的热源温度波动下,捕集系统具有一定的自适应能力,但再生能耗在3⁸MJ/kg CO₂之间变化。最后,提出了以地热能为热源的集成系统方案,利用中低温地热能辅助CO₂捕集。利用典型300MW电厂和典型地热资源对集成系统进行了技术经济性分析,考察了相关参数对系统经济性的影响。结果表明:相对于无地热辅助的传统电厂的COE和COA,当地热流体温度高于160℃时,利用地热的辅助可以获得更低的COE和COA。最后对地热的梯级利用可以提升系统的发电效率0.82%。