天然氣電廠CCS Ready評估——高井電廠CCS Ready的條件評估及能耗分析.pdf

1、近年來，隨著人類工業(yè)活動的快速發(fā)展，越來越多的化石燃料燃燒以及綠色植被的減少，大氣中CO2的含量逐年增加。應對全球氣候變暖，CO2的減排勢在必行。
　　目前，在降低CO2排放量的方法中，CO2的捕集和封存技術(CCS)將成為未來的發(fā)展趨勢。CCS技術可將CO2從排放源中捕獲，然后永久的封存于地下。然而，實施CCS目前仍然面臨著重大的技術、法律、政策、以及大規(guī)模實施的經濟障礙。解決這些障礙，需要一定的時間，因此，CCS Ready的

2、概念應運而生。
　　作為清潔能源，天然氣發(fā)電相對環(huán)保，天然氣電廠具有更高的能源效率。但在燃氣—蒸汽聯合循環(huán)機組產生的煙道氣中仍存在大量的二氧化碳。因此，從長遠考慮，天然氣發(fā)電廠需通過CCS技術減少二氧化碳的排放。當強制減排的監(jiān)管措施和經濟激勵機制出現，CCS Ready電廠能夠較容易地改造成CCS電廠。
　　本文主要研究了:
　　(1)天然氣發(fā)電的基本情況以及國內外CCS和CCS Ready的定義、研究現狀、CCS R

3、eady的國際基準和法規(guī)。以高井NGCC-CHP電廠為例，計算得出電廠在全廠90％CO2捕獲規(guī)模下的CO2捕獲量為445.2t/h。根據電廠實際情況及捕獲量，參考國際學術研究及以往使用經驗，對比CO2捕獲技術方案，為高井電廠選擇燃燒后捕獲CO2MEA化學吸收法。
　　(2)采用Aspen Plus模擬軟件對捕獲流程進行模擬，得出高井電廠CO2捕獲系統(tǒng)的尺寸。模擬計算出高井電廠捕獲設備共18套，其中洗滌塔塔徑7m，高24m;吸收塔塔

4、徑10m，高27m;再生塔塔徑6m，高21m。
　　(3)采用Aspen Plus模擬軟件對捕獲流程進行模擬，得出高井電廠CO2捕獲系統(tǒng)的電耗、能耗和物耗，并通過調節(jié)主要參數進一步優(yōu)化工藝過程。模擬得出捕獲系統(tǒng)每捕獲1噸CO2消耗的能量為3.53GJ/tCO2，捕獲系統(tǒng)的總電耗為74MW/h，消耗循環(huán)冷卻水量為114m3/tCO2。調節(jié)吸收劑濃度、貧液負荷、再生塔壓力、再生塔入口富液溫度，最終得出，MEA吸收劑最佳濃度為30％，貧

5、液負荷在0.25molCO2/mol MEA，再生塔壓力為2bar，再生塔入口溫度為90℃時，捕獲條件最優(yōu)。
　　(4)電廠蒸汽循環(huán)與CO2吸收系統(tǒng)的整合辦法。對比了三種外部供熱系統(tǒng)為再沸器提供能量的方案，最終選擇應用電廠內部的蒸汽循環(huán)供給再生所需能量。分析得出選擇中壓和低壓后部分330℃、0.36MPa蒸汽作為進入再生塔底部再沸器熱源，根據模擬得出的CO2捕獲能耗，計算出全廠三臺機組需要的總蒸汽量為598.94t/h。
　

6、　(5)高井NGCC-CHP電廠滿足CCS Ready要求的必要條件和障礙，主要對捕獲就緒方面做出詳細評估。目前，高井電廠在煙氣脫硫脫硝、冷卻水系統(tǒng)和消防方面已經達到了捕獲就緒的要求。高井電廠還需要進行捕獲設備和改造空間的預留，蒸汽輪機及輔助系統(tǒng)的改造，增加捕獲污水處理系統(tǒng)、相關電氣及管道構架設施、汽水分析監(jiān)測點并做好CCS電廠安全運行預案;估算得出高井電廠新增總面積約為90020m2，其中CO2捕獲設備占地面積為87320m2，污水處

7、理廠、藥品倉庫、維修車間、停車場、卸貨區(qū)等占地面積2700m2，畫出捕獲設備的平面示意圖。另外，介紹了運輸就緒和封存就緒的基本要求，并根據高井電廠的實際情況做出評估。
　　(6)選擇高井電廠蒸汽輪機的改造方案。分別對比低壓氣缸節(jié)流、低壓氣缸浮壓以及低壓氣缸離合連接改造的優(yōu)缺點以及對電廠的影響，最終選擇低壓氣缸浮壓的方式作為高井NGCC-CHP電廠的蒸汽輪機改造方案。
　　(7)電廠在ISO工況下，添加CO2捕獲設備對電廠整體