城市固體生活垃圾O2-CO2燃燒發(fā)電廠流程仿真模擬與優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著城市范圍的不斷擴(kuò)大和人口的不斷增加，直接導(dǎo)致城市固體生活垃圾(MSW)的產(chǎn)量與日俱增，其合理處置已經(jīng)成為一項(xiàng)十分迫切的環(huán)保任務(wù)。在當(dāng)前眾多處置垃圾的技術(shù)中，垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)以其諸多的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值受到人們的高度重視。但是，由于傳統(tǒng)焚燒發(fā)電技術(shù)在垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生大量的污染物，嚴(yán)重危害周圍的生態(tài)環(huán)境和居民健康，這嚴(yán)重制約了垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。O2/CO2燃燒技術(shù)作為一種新型減排技術(shù)，其燃燒效率高、低污染物排放量、低

2、成本捕集CO2等諸多優(yōu)點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注。將其應(yīng)用到MSW焚燒發(fā)電過程中能夠有效減少污染物的產(chǎn)生和排放。與常規(guī)空氣焚燒發(fā)電技術(shù)相比，垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電技術(shù)增加了空分系統(tǒng)和煙氣處理壓縮系統(tǒng)，大大降低了電廠的發(fā)電效率，成為其大規(guī)模推廣和應(yīng)用的關(guān)鍵性難題。
　　本文以深圳市某垃圾焚燒發(fā)電廠為原型，將垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)的耦合優(yōu)化和經(jīng)濟(jì)性評價(jià)作為全文主線，利用Aspen Plus流程模擬軟件依次建立常規(guī)空氣垃圾焚燒發(fā)電廠

3、全流程仿真模型、空分系統(tǒng)仿真模型、垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)仿真模型、煙氣處理壓縮系統(tǒng)仿真模型。在此基礎(chǔ)上，將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行耦合連接，建立垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型，并對其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析和全廠經(jīng)濟(jì)性評價(jià)。
　　本文首先利用Aspen Plus軟件建立了垃圾空氣和O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型，并將仿真模擬結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確保模型的可靠性。以垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型為基礎(chǔ)，討論不同

4、煙氣再循環(huán)方式、過量氧氣系數(shù)和供氧濃度在O2/CO2燃燒條件下各主要參數(shù)的關(guān)聯(lián)和對系統(tǒng)性能的影響。
　　隨后，在垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型的基礎(chǔ)上，分別對垃圾O2/CO2燃燒模型的各個(gè)子系統(tǒng)和垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型進(jìn)行耦合優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)煙氣處理壓縮系統(tǒng)占總能耗的19.82％，空分系統(tǒng)占總能耗的54.29％，電廠其它能耗占總能耗的25.89％;在采用耦合優(yōu)化措施之后，垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠凈發(fā)電效

5、率提高2.69％。
　　最后，以垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化后的電耗數(shù)據(jù)、垃圾電廠提供的廠區(qū)資料和市場調(diào)研數(shù)據(jù)等為基礎(chǔ)，計(jì)算垃圾空氣和O2/CO2燃燒發(fā)電廠的年度總成本、電廠年度總收益、電廠發(fā)電成本等參數(shù)。除此之外，還考慮了CO2排放稅收和銷售對焚燒發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性能的影響，發(fā)現(xiàn)與常規(guī)垃圾電廠相比，垃圾O2/CO2燃燒電廠靜態(tài)總投資增加3.52％左右，年度毛收益減少58.75％左右;在考慮CO2稅收和銷售時(shí)，垃圾O2/CO2燃燒