IGCC系統(tǒng)減排CO2性能研究及優(yōu)化.pdf

1、隨著人們對全球變暖問題的不斷關注，減少CO2排放已成為21世紀節(jié)能發(fā)電的新主題，將CO2分離后加壓埋存的CCS(Carbon Capture andStorage)技術應運而生。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)中氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣主要由CO和H2組成，經(jīng)除塵和脫硫后送入燃氣輪機燃燒室燃燒，產(chǎn)生CO2和H2O，燃氣輪機乏氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后排入大氣，造成溫室氣體污染。應用于IGCC系統(tǒng)的Pre-CCS(Pre-combustion C

2、CS)技術就是將凈煤氣先經(jīng)過一氧化碳變換反應器把部分CO轉(zhuǎn)換成CO2后分離埋存，則進入燃氣輪機燃燒室的煤氣富H2少碳，可以實現(xiàn)清潔燃燒，減少CO2的最終排放量。
　　 本文在IGCC基本流程的基礎上增加了CO變換和CO2分離埋存過程，構建了Pre-CCS-IGCC系統(tǒng)。利用MATLAB軟件和編制的VB程序計算了Pre-CCS-IGCC系統(tǒng)的熱效率以及CO2排放量。結(jié)果表明：當CO2最終排放量減小到未捕捉前的40％時，系統(tǒng)熱效率將

3、降低4.48％。
　　 其次對Pre-CCS-IGCC系統(tǒng)進行了局部參數(shù)和流程優(yōu)化，得出：①隨著變換汽氣比增加，CO2排放量減小的同時系統(tǒng)熱效率降低，即減排CO2要以犧牲系統(tǒng)效率為代價，可以通過變換汽氣比的選擇來控制CO2排放量；②在相同的CO2排放量下，隨著水煤比的增加，粗煤氣所含CO量減少，CO2、H2O和H2含量增加，系統(tǒng)熱效率有降低的趨勢，但變化幅度不大；氧煤比增大時，氣化反應溫度升高，有效氣體成分減少，相同的CO2排放

4、量時，系統(tǒng)熱效率降低。在考慮CO2減排效果時，受氣化爐反應溫度限制，本文Pre-CCS-IGCC系統(tǒng)的最佳氧煤比為0.86；③采用兩次變換脫碳流程的燃氣輪機做功量增大，蒸汽輪機做功量減小，同時其CO2分離能耗增加，系統(tǒng)熱效率較一次直接變換降低了1.582％，在物理吸收法分離CO2時應選擇一次直接變換工藝來脫除CO2。
　　 對純氧燃燒的O2/CO2循環(huán)燃燒系統(tǒng)進行熱力計算，它是將余熱鍋爐出口的高濃度CO2氣體冷卻分離，部分CO2

5、循環(huán)送入燃氣輪機燃燒室參與循環(huán)做功，剩余CO2壓縮埋存或液化收集的CO2減排方式。比較O2/CO2和Pre-CCS在捕捉CO2時的系統(tǒng)性能，得出O2/CO2技術的系統(tǒng)熱效率比燃燒前捕集的CCS技術低，但可以實現(xiàn)CO2的零排放，且純氧燃燒CO2循環(huán)系統(tǒng)的最佳氧煤比為0.86。
　　 CO2循環(huán)氣化是將分離捕捉的部分CO2氣體循環(huán)送回氣化爐參與氣化反應，本文最后分別對CO2循環(huán)氣化的Pre-CCS-IGCC系統(tǒng)和O2/CO2系統(tǒng)進行