燃煤电厂燃烧后co2捕获性能及系统集成研究

第1章引言

1.1课题背景及意义

近年来,随着社会的发展和科技的进步,温室效应已成为人类面临的最为严重的全球性环境问题,主要是由温室气体GHG (Greenhouse gas)的大量排放所引起,是21世纪人类面临的最复杂的挑战之一。根据调查,引起温室效应的气体中,水蒸汽(H2O)约占62%,二氧化碳(CO2)约占22%,臭氧(03)约占7%,其余气体占9%左右,主要包括甲烧(CH4)、氟氯碳化物(HFCs)、一氧化二氮(N2O)、六氟化硫(SF6)等。但由于大气中水蒸汽浓度一般变化不大,主要依靠自然循环本身调节,而CO2由于其受人类活动的影响显著,其对全球升温的贡献百分比达60%左右成为室气体中最被关注的气体,而且其排放量约占人为温室气体(GHG)排放总量的80%,因而成为首要解决的温室气体。现状来看,全世界每年的CO2排放总量已超过300亿吨,且在逐年增长。图1-1为现代各主要国家及全球的CO2排放情况,由图1-1可看出:世界二氧化碳排放量在2021年后将会以更快的速度增长,尤以我国最为明显。2004年,我W的CO2排放量约占全世界CO2排放总量的17.8%,据估计,在未来的几十年间,我国将超过美国成为世界上最大CO2排放国。山于我H尚处于工业迅猛化发展阶段,能源消耗持续增长,加之我国能源的特点,以一次能源的煤碳资源为主,因此我国的温室气体(主要是CO2)排放,在国际温室气体CO2排放格局中起到重要影响。同时,我国又是京都议定书的缔约国,因此就我国CO2排放量快速增长的态势,使得我国面临着巨大的CO2国际减排压力。因此,无论从自身的可持续发展战略角度,还是从国际形式出发,CO2减排对于我国,乃至全世界来说都势在必行。

第2章模拟分析600、300MW电厂的CO2捕获性能

2.1概述

目前,中国的发电总装机容量达到了9亿千瓦,其中火屯厂约占到了75%,而火电中,大部分更是高参数、大容量的煤粉电厂,以300MW、600MW,甚至1000MW超临界、超超临界机组为主。针对煤粉电站排烟气具有气体流量大、CO2分压低、含有大量的惰性气体N2等特点,使得燃烧后的化学吸收捕获CO2方法得到广泛重视。然而,化学吸收法同样不能摆脱所有CO2捕获方法的一个共性,就是CO2回收能耗高的问题这大大制约了此方法的大面积推广应用。针对这一情况,已有很多研究学者7F展了相关研究工作气荷兰的Abu-zahr等人详细研究了燃烧后CO2捕获的技术和经济性能表现法国的ean-Marc G.Amann和Chaib Bouallou进一步提出了CO2吸收解析过程的参数优化.意大利的G Pellegrini等人就不同吸收剂的(MEA和DGA) CO2捕获能耗情况,进行了相关研究.所有这些研究证实,燃烧后CO2捕获技术,尤其是以MEA作为吸收剂CO2捕获过程的可行性。但总体来说,在诸多的电站尾部脱碳研究中,大多数研究重点在于吸收流程或吸收方法,以及吸收剂的性能等等,与电厂结合的整体性能研究尚少。有鉴于此,本章以中国典型的600MW、300MW电厂为研究对象,分析了基于MEA吸收方法的捕获特性,同时,提出简易的热力系统集成思路,通过模拟分析,给出CO2捕获电厂的热力学评价。并根据现有的CO2捕获成本评估方法,给出了捕获电厂的CO2捕获经济性评价。

第3章中国现役机组的CO2捕获技术改造22

3.1概述 22

3.2实际电厂23

3.3现役600MW超临界机组案例分析26

第4章新型燃煤发电七02捕获-供热一体化系统 35

4.1 概念35

4.2 002捕获单元的热力学分析35

4.3新系统的提出37

4.4系统评估40

第5章风能压缩空气蓄能一体化发电45

在风能的利用方面,为了实现风能的高效大面积利用,就要大力发展蓄能系统,而对比各种蓄能技术,压缩空气蓄能电站具有能量存储密度大,消耗水资源少,占地面积小,经济性高等优点。不仅适宜于建立大型CAES电站,也可用于分布式能源系统及冷、热、电联供。因此,作为起步,可先建设小容量压缩空气蓄能燃气轮机发电与小型风力发电或其他分布式能源技术结合的示范装置,在技术上是可行的,可以达到高效利用风能目的。纵观全文,要实现co2的大幅度减排,主要要控制电力行业的C〇2排放量,在电力行业的co2减排方面,技术可行,但就目前的技术水平來看,co2减排需要进一步消耗大量的化石燃料,而现有的一次能源紧缺,因此大面积的co2减排还很难实现。必须发展高效的co2减排方法,降低co2减排能耗,提高能源利用效率,才能达到大面积co2减排的目的;在化石燃料co2减排同时,积极发展可再生能源,加大清洁能源在能源利用中的比例,也是行之有效的方法,更是未来的发展趋势。此外,co2减排还需要国内外广大学者的积极研究,也需要国家的资金方面的大力支持,更需要进一步的国际合作。