增壓富氧燃煤發(fā)電與CO2捕集系統(tǒng)的集成研究.pdf

1、富氧燃燒煙氣中CO2的濃度可達(dá)90％以上，無需進(jìn)行分離就可直接液化回收，避免了復(fù)雜的分離工藝過程，在火力發(fā)電CO2捕集領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢，但是常壓富氧燃燒方式下的空氣分離制氧、CO2凈化壓縮過程的電耗很大，為了克服常壓富氧燃燒發(fā)電系統(tǒng)廠用電大幅度增加的缺點(diǎn)，本文對6～8MPa下增壓富氧燃燒與CO2捕集整體化發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行集成優(yōu)化研究。
　　在富氧燃燒和流化床鍋爐燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了增壓富氧流化床燃煤發(fā)電與CO2捕集整體化發(fā)電系統(tǒng)

2、。從空氣分離制氧、燃燒與換熱，直至煙氣壓縮捕集CO2的全過程均在6～8MPa下完成，利用高壓煙氣冷凝器回收鍋爐排煙煙氣中水蒸汽的汽化潛熱，加熱鍋爐給水，部分替代汽輪機(jī)抽汽，增加汽輪機(jī)的輸出電功率，同時可在常溫下液化回收CO2，簡化了CO2的液化工藝，大幅度降低了CO2壓縮過程的電耗。
　　傳統(tǒng)的基于理想氣體假設(shè)的煙氣熱焓的計(jì)算方法不再適用于增壓富氧燃燒煙氣熱焓的計(jì)算，本文基于實(shí)際氣體維里狀態(tài)方程推導(dǎo)了高溫高壓三原子混合氣體的余焓方

3、程，對增壓富氧燃煤煙氣的熱焓值進(jìn)行了編程計(jì)算，并與商業(yè)軟件的模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，表明基于維里方程的余函數(shù)法計(jì)算增壓富氧燃煤煙氣的熱焓是準(zhǔn)確可靠的。
　　由于煙氣的再循環(huán)，鍋爐流通煙氣中水蒸汽的含量大大提高，基于Nusselt凝結(jié)理論，建立了高壓下含非凝氣體的混合氣體凝結(jié)換熱的修正膜模型，計(jì)算并分析了冷卻壁面的溫度、混合氣體的流速、水蒸汽的含量以及混合氣體的壓力對凝結(jié)換熱的影響;對不同再循環(huán)方式下煙氣中水蒸汽的平衡進(jìn)行了計(jì)算比較，論

4、證分析了不同煙氣再循環(huán)方式的利弊和經(jīng)濟(jì)性。
　　以300MW燃煤發(fā)電機(jī)組為例，與常壓富氧燃燒相比，系統(tǒng)壓力提高到6～8MPa后，增壓富氧燃煤煙氣中水蒸汽的飽和溫度上升到167～188℃，由于煙氣中水蒸汽的汽化潛熱得以回收利用，汽輪機(jī)的毛輸出功率增加6.3％左右;同時利用電廠常溫循環(huán)冷卻水將CO2煙氣液化后再壓縮，CO2煙氣壓縮電耗下降兩個數(shù)量級;但是，由于供氧壓力的提高，空分制氧裝置的電耗增加。當(dāng)供氧純度為100％時，6～8MPa