论文部分内容阅读
CO2排放是全球气候变化的主要成因之一。我国长期以煤炭为主的能源结构导致CO2排放量巨大。因此,我国应该发展天然气联合循环(NGCC)发电。在国家大力倡导节能减排的背景下,NGCC电厂CO2捕集工艺意义重大。本文通过设计计算、软件模拟以及现场工业试验等方法对NGCC电厂CO2捕集工艺系统、操作参数、能耗以及经济性能进行了深入研究。研究目的旨在获取工程技术数据,为我国未来NGCC电厂实施大规模CO2捕集提供技术参考。主要研究内容和结论包括：(1)NGCC电厂CO2捕集工艺研究通过SWOT分析,明确了NGCC电厂CO2捕集技术在中国具有良好的发展前景。结合烟气特性分析,确定了燃烧后化学吸收法是目前最适宜NGCC电厂的CO2捕集工艺。对吸收剂进行了研究,得出目前化学吸收法基本以胺(主要是MEA)或混合胺为市场主导,其他改进型吸收剂的商业应用处于尝试阶段。对高井电厂单台机组CO2捕集系统进行了设计,计算得出单套CO2捕集系统的吸收塔塔高18m,塔径3m,再生塔塔高14m,塔径2m。(2) NGCC电厂CO2捕集模拟研究采用ASPEN PLUS软件对高井电厂单台机组CO2捕集系统进行了模拟。分析了吸收剂浓度、贫液负荷、CO2捕集率、再生塔操作压力和温度、再生塔入口富液温度、吸收塔入口贫液温度以及吸收塔入口烟气温度对系统再生能耗和冷却水耗量的影响。通过参数敏感性分析,确定了工艺参数优化组合,得出高井电厂单台机组CO2捕集系统再生能耗为4.2GJ/tCO2。(3) NGCC电厂CO2捕集工业试验研究在NGCC电厂1500t/y的CO2捕集示范装置上进行了现场工业试验。分析了再生塔操作温度、贫液循环流量以及吸收塔入口烟气温度对捕集效率的影响,得出最佳再生温度为111℃～114℃,最佳吸收剂循环流量为6m3/h,最佳吸收塔入口烟气温度为34℃～38℃。综合模拟研究和工业试验结论,给出了一套CO2捕集工艺参数推荐值。在所推荐的工艺参数下,系统再生能耗为3.96～4.2GJ/tCO2,低压蒸汽耗量为1.67～1.77t/tCO2, MEA耗量为2kg/tCO2,电耗为100-110kwh/tCO2,冷却水耗量为70t/tCO2,除盐水耗量为0.5t/tCO2。(4)大规模CO2捕集对NGCC电厂的影响评估通过经济效益评估,得出NGCC电厂CO2捕集成本为602CNY/tCO2。非采暖季,单台机组捕集和全厂捕集下,NGCC发电效率分别下降4.4%和13.2%;采暖季,NGCC电厂热效率分别下降了8.2%和24.7%。同时,非采暖季,单台机组捕集和全厂捕集下,NGCC电厂单位发电成本分别增加12.09%和39.91%;采暖季,NGCC电厂单位发电成本分别增加14.04%和42.13%。以MEA为吸收剂,捕集规模为90%时,NGCC电厂设置CO2捕集系统后,每发一度电将增加约0.22～0.24元的成本。