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90％以上，無需進行分離就可直接液化回收，避免了復雜的分離工藝過程，在火力發(fā)電CO2捕集領域具有明顯的優(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，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，部分替代汽輪機抽汽，增加汽輪機的輸出電功率，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的煙氣熱焓的計算方法不再適用于增壓富氧燃燒煙氣熱焓的計算，本文基于實際氣體維里狀態(tài)方程推導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行了編程計算，并與商業(yè)軟件的模擬結(jié)果進行了比較，表明基于維里方程的余函數(shù)法計算增壓富氧燃煤煙氣的熱焓是準確可靠的。
　　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行了計算比較，論

4、證分析了不同煙氣再循環(huán)方式的利弊和經(jīng)濟性。
　　以300MW燃煤發(fā)電機組為例，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。當供氧純度為100％時，6～8MPa