收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

天然气—蒸汽联合循环电厂CO_2捕获及系统集成研究

黄忠源  
【摘要】:CO2等温室气体过度排放导致的气候变化已经成为人类社会发展必须面临的重大问题。作为强度最大的集中排放源,火力发电行业对温室效应的贡献率超过40%。天然气电厂CO2排放强度约为燃煤电厂的60%左右,从长远角度来看,天然气电厂CO2捕获将成为应对气候变化的重要技术储备。基于化学吸收法的燃烧后CO2捕获技术成熟度较高,与火电厂的耦合性较好,在未来电力行业CO2削减中具有重要意义。本文以全规模燃烧后CO2捕获系统与450MW天然气-蒸汽联合循环(Nature Gas Combined Cycle,NGCC)电厂的集成与降耗为研究目的。研究了某NGCC电厂CO2捕获示范工程运行条件对能耗的影响。基于化工模拟软件Aspen Plus计算模型和电力模拟软件GTPro模型的二次开发,建立了 NGCC机组与CO2捕获联合仿真平台,预测了全规模CO2捕获系统对NGCC电厂能效的影响。建立了余热锅炉-汽轮机-CO2捕获系统的(火用)分析模型,对模型内物流和能流进行热力学分析,揭示了碳捕获机组热力分布特征、热量传递路径。提出了降低NGCC-CO2集成系统能耗的可行技术路线:余热锅炉补燃削减CO2捕获系统再沸器能耗;吸收式热泵回收烟气余热提高机组用能水平。根据优化集成的研究结果,对不同C02捕获改造情景的经济性进行了分析。取得以下研究结果:(1)利用某450MWNGCC电厂CO2捕获示范工程,获得了典型MEA工艺的优化运行条件。研究表明:最佳烟气温度38℃~40℃;吸收剂循环流量20~22m3/tC02;再生温度为112℃;单位捕获量蒸汽消耗为4.5GJ/tCO2左右;电耗200 kWh/tCO2。(2)应用二次开发的NGCC与C02捕获联合仿真平台预测了全规模CO2捕获系统对NGCC电厂能效的影响。结果显示:450MWNGCC机组在标准工况下与90℃%CO2捕获系统集成,整体发电效率从56.88%降低到48.25%,效率损失为8.63%。夏季纯凝发电工况下,集成C02捕获后的发电效率损失为9.2%;冬季纯凝发电工况下,集成后的发电效率损失为8.32%。表明通过机组自身运行方式的调节,无法从根本上解决CO2捕获集成带来的效率损失。(3)建立了余热锅炉-汽轮机-C02捕获系统(火用)分析模型,对系统内各物流、设备进行热力学分析。结果表明:对于450MW NGCC机组,C02捕获系统的集成降低了整体用能水平,(火用)效率从67.9%降低至39.5%,(火用)损失从69.10MW升高到130.22MW。CO2捕获系统的(火用)效率仅为18.7%。其中,烟气冷却(火用)损失和再生塔内低压蒸汽与富液换热(火用)损失是导致CO2捕获系统(火用)效率下降的主要原因。(4)利用夹点技术分析了 CO2捕获系统换热网络中的物流匹配性。通过回收再沸器凝结水余热以及压缩机级间CO2余热替代再沸器热负荷,机组系统(火用)效率提升1.4%。表明仅通过内部换热网络优化,无法有效提高NGCC-CO2系统的用能水平。(5)采用余热锅炉补燃技术可以改善系统用能水平:对于450MWNGCC-CO2机组,当补燃温度为850℃时,主蒸汽压力控制在170bar~180bar时,机组热力系统(火用)效率可达42.79%,与补燃前相比增加3.16%;汽轮机发电量从75.76 MWh增加到135.84MWh,热电联产的等效效率达到50.2%,与补燃前相比增加1.95%。采用余热锅炉补燃的优化集成方式时,余热锅炉和汽轮机的改造工程量较大,因此NGCC-CO2机组在设计阶段考虑补燃技术更为合适。(6)通过吸收式热泵回收烟气余热,可减少C02捕获系统对NGCC效率的影响。对于450MWNGCC-CO2机组,采用第一类吸收式热泵可回收烟气余热47.2MJ/h,系统(火用)效率损失减少2.60%。吸收式热泵回收烟气余热的改造工程量较小,且不影响原机组的热力系统布局,因此更加适用于现役NGCC电厂的C02捕获改造。(7)采用现金流技术和蒙特卡洛模拟,分析了 C02捕获系统与450MWNGCC机组在不同集成情景下的经济风险性。结果表明:采用第一类吸收式热泵与NGCC-CO2优化集成后,机组供热能力提高56.3%,全运营周期的财务净现值范围有80%的概率为-41百万元~1298百万元,盈利概率为91%。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 丁亦西;;炼油厂中使用燃气—蒸汽联合循环的优越性与可行性[J];炼油设计;1982年02期
2 程远林;;燃气—蒸汽联合循环单转子汽轮机组振动处理[J];设备管理与维修;2016年12期
3 顾本可;;燃气蒸汽联合循环发电技术探讨[J];贵州电力技术;2017年01期
4 曹裕灵;;燃气-蒸汽联合循环机组冷_温态暖机优化[J];科学中国人;2017年20期
5 孙奉仲,李淑英;常规燃气——蒸汽联合循环的循环热效率分析[J];山东电力技术;1997年03期
6 钟史明;;国内外火电发展的动向与存在的问题[J];能源;1987年04期
7 王树增;;1090MW燃液化天然气、燃气/蒸汽联合循环发电机组的设计及运行情况[J];华北电力技术;1987年02期
8 陈鸿潮;压气机进口导叶可调对燃气——蒸汽联合循环性能的影响[J];燃气轮机技术;1988年01期
9 焦树建,赵士杭;燃气轮机在石化系统中的应用[J];燃气轮机技术;1988年02期
10 高南兴;国产首台10万千瓦级燃气/蒸汽联合循环发电装置通过初步设计审查[J];发电设备;1988年03期
11 ;四川将引进燃气—蒸汽联合循环机组[J];吉林电力技术;1988年02期
12 王炳辰;某油田燃气/蒸汽联合循环电站中蒸汽轮机的选择及电站效益浅析[J];燃气轮机技术;1989年01期
13 焦树建;第三讲 燃气蒸汽联合循环与双流体循环[J];燃气轮机技术;1989年03期
14 王玉蓉;燃气—蒸汽联合循环电站的优越性[J];发电设备;1989年07期
15 ;国外科技信息[J];电力技术;1989年07期
16 王真;祝宝营;;燃气—蒸汽联合循环发电机组控制系统分析与调试[J];山东电力技术;2016年11期
17 王刚,徐非,石奇光;燃气—蒸汽联合循环热电联供的应用及发展前景[J];华东电力;2004年12期
18 徐明;;采用燃气蒸汽联合循环技术对中小型火电厂的改造[J];热电技术;2008年01期
19 ;燃气蒸汽联合循环发电技术(CCPP)[J];涟钢科技与管理;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程敏;王中华;;低热值煤气在燃气蒸汽联合循环发电中的控制应用[A];中国计量协会冶金分会2013年会论文集[C];2013年
2 刘建明;;关于热电联产的燃气蒸汽联合循环机组装机方案选择的技术探讨[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年
3 贾丽媛;李长宝;吴爱中;;采用燃气蒸汽联合循环改造老电厂的途径[A];首届七省区市机械工程学会科技论坛论文集[C];2005年
4 弭远志;解滨;赵新建;;邯钢燃气蒸汽联合循环电站生产实践[A];河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2007年
5 彭华玉;杨定斌;;燃气—蒸汽联合循环发电在涟钢的应用及效果[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
6 陈胤密;庄发成;关健强;;燃气—蒸汽联合循环机组管道应力分析[A];中国建筑学会建筑热能动力分会第十六届学术交流大会论文集[C];2009年
7 唐聪;崔晓钰;韩晶;;高炉煤气蒸汽联合循环热电联供模式性能预测[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
8 王怀忠;;汽轮机、柴油机、燃气蒸汽联合循环三种发电方式的几点比较——浅谈三种发电方式的技术经济指标差异以及对环境的不同影响[A];江苏省能源研究会第八届学术年会论文集[C];2000年
9 陈本刚;;热电联产及其燃气轮机蒸汽联合循环[A];湖北省化学化工学会2006年年会暨循环经济专家论坛论文集[C];2006年
10 钟文琪;顾利锋;贾相如;钟史明;;燃气——蒸汽联合循环热电联产是江苏利用天然气的合理途径[A];江苏省天然气利用学术研讨会论文集(上)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 黄忠源;天然气—蒸汽联合循环电厂CO_2捕获及系统集成研究[D];北京交通大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘洁;350MW燃气—蒸汽联合循环机组整体性能试验及研究[D];华北电力大学;2018年
2 吴穷;燃气—蒸汽联合循环机组热力性能分析[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 乔侨;燃气—蒸汽联合循环机组的建模与控制研究[D];东南大学;2017年
4 张凯博;影响燃气—蒸汽联合循环发电机组经济性分析[D];内蒙古科技大学;2017年
5 钱亚杰;9F级单轴燃气—蒸汽联合循环发电机组控制系统研究[D];华北电力大学(北京);2010年
6 赵发益;迁钢燃气蒸汽联合循环发电建设项目进度管理研究[D];东北大学;2013年
7 刘世光;燃气—蒸汽联合循环性能计算以及软件实施[D];华北电力大学;2012年
8 常静华;燃气—蒸汽联合循环机组变工况建模及其特性分析[D];昆明理工大学;2008年
9 张泽淼;燃气—蒸汽联合循环发电机组能效分析模型及应用研究[D];华北电力大学;2015年
10 马传庆;燃气—蒸汽联合循环发电机理与节能降耗措施研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 扈冬生 王峰 通讯员 吕效伟;燃气-蒸汽联合循环发电项目通过国家环保总局验收[N];中国冶金报;2007年
2 通讯员 刘金波;燃气蒸汽联合循环发电项目投运[N];莱芜日报;2012年
3 朱向前 刘金波;莱钢燃气蒸汽联合循环发电项目投运[N];世界金属导报;2012年
4 徐大天;济钢燃气—蒸汽联合循环发电项目通过鉴定[N];中国冶金报;2005年
5 全小松;我省最大燃气蒸汽联合循环发电项目迁安投产[N];唐山劳动日报;2011年
6 潘正平 沈培文 匡启键;戚电厂将兴建燃气蒸汽联合循环机组工程[N];新华日报;2000年
7 徐迎超;燃气—蒸汽联合循环(CCPP)发电技术的研究与应用[N];世界金属导报;2013年
8 通讯员 胡新艳 张继敏;京能西南热电中心建设正式启动[N];中国电力报;2010年
9 记者 陈其珏 编辑 衡道庆;中海油建成国内最大燃气蒸汽联合循环电厂[N];上海证券报;2010年
10 记者 王峰 扈冬生 通讯员 李洪福;我国首次在联合国注册钢铁CDM项目[N];中国冶金报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978