基于化學鏈制氧的富氧燃燒機組性能研究.pdf

1、化石能源開發(fā)利用過程中，大量排放出的CO2是最主要的溫室氣體。減排CO2已經(jīng)成為化石能源利用的主要研究方向。化學鏈高溫空分制氧技術作為一種新穎的制氧技術，能有效實現(xiàn)空氣中氧氣和氮氣的分離，制取O2/CO2混合氣，結合常規(guī)燃煤鍋爐，能高效地實現(xiàn)二氧化碳的零排放。
　　基于Aspen Plus軟件，本文主要開展三方面工作:1）分別對化學鏈高溫制氧流程、傳統(tǒng)燃煤電廠熱力系統(tǒng)和煙氣冷卻壓縮流程進行模擬計算，并將上述三種流程進行集成。2）針

2、對集成后的富氧燃燒系統(tǒng)進行過程分析與優(yōu)化，找出最佳運行參數(shù)，考察其能耗和效率，并與傳統(tǒng)燃煤電廠進行比較。3）基于將傳統(tǒng)燃煤電廠改造為富氧燃燒系統(tǒng)中存在的局限性，本文結合化學鏈高溫制氧流程的特點，設計出一種新型的富氧燃燒熱力系統(tǒng)，對其性能及運行參數(shù)進行初步分析。
　　基于新型化學鏈高溫空分制氧(CLAS)技術，針對現(xiàn)有的1000MW常規(guī)燃煤機組進行改造，初步提出了一套改造方案。采用載氧體Mn3O4-Mn2O3，氧化反應器溫度為787

3、℃，還原反應器溫度為762.4℃，制氧濃度為12.2％。排煙進過冷卻壓縮后，CO2濃度超過97％，可以用于大規(guī)模運輸和儲存，實現(xiàn)了碳零排放。CLAS富氧燃燒系統(tǒng)凈效率38.92％，非常接近于常規(guī)電廠的凈效率，僅低3.28％。
　　對CLAS富氧燃燒系統(tǒng)的CLAS系統(tǒng)、發(fā)電燃燒系統(tǒng)和煙氣冷卻壓縮系統(tǒng)進行耦合優(yōu)化。采取優(yōu)化措施后，CLAS富氧燃燒系統(tǒng)凈效率可以提高1.52％，達到40.44％?？疾炝薈LAS系統(tǒng)反應器溫度、過量空氣系數(shù)

4、以及不同載氧體對CLAS富氧燃燒系統(tǒng)的影響，結果表明反應器溫度為790℃（氧化反應器）、765℃（還原反應器），排煙含氧量為2％和以Mn3O4-Mn2O3為載氧體的系統(tǒng)性能較優(yōu)。
　　本文提出CLAS單壓再熱式富氧燃燒系統(tǒng)。模擬結果表明該系統(tǒng)的凈效率為43.32％。通過對比其他二氧化碳捕集技術，如IGCC-CCS、傳統(tǒng)低溫空分制氧富氧燃燒技術等，CLAS單壓再熱富氧燃燒方式熱利用率較高，熱損失小。因此基于CLAS得單壓再熱式富氧燃