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基于Aspen Plus的燃煤增压化学链燃烧系统过程模拟研究

韦志康  
【摘要】:化学链燃烧技术是一种低能耗、低污染,可实现二氧化碳高浓度富集的先进技术。本文运用Aspen Plus过程模拟软件,分别搭建了增压条件下,输入300MW的热量时,煤的两种化学链燃烧系统模型、煤的直接化学链燃烧耦合联合循环系统(PCLC-CC)模型,并对间接化学链燃烧中煤气化系统性能进行了分析,对煤的间接和直接化学链燃烧系统性能进行了对比分析,对煤的直接化学链燃烧耦合联合循环系统(PCLC-CC)性能进行了分析。结果表明:(1)间接化学链燃烧系统中,煤气化产生的合成气别为CO占比41.5%、H_2占比38.5、CO_2占比10.5%、CH_4占比0.07%、H_2O占比8.11%、N_2等其他气体占比1.32%。间接化学链燃烧产生烟气中CO_2占比为69.73%。直接化学链燃烧产生烟气中的CO_2占比为84.8%,燃料反应器的最佳反应温度都在950℃左右,从化学平衡和相平衡角度分析,燃料反应器压力对系统性能影响甚微。(2)间接化学链燃烧系统中,反应能完全进行所需最小载氧体(Fe_2O_3)质量流量为456.55kg/s,最小空气质量流量为70.50kg/s,直接化学链燃烧系统中,最小载氧体质量流量为720.18kg/s,最小空气质量流量为137.43kg/s。(3)煤的增压直接化学链燃烧耦合联合循环系统(PCLC-CC)中,燃料反应器侧和空气反应器侧燃气轮机的排烟温度分别为560℃和568℃,余热锅炉的排烟温度分别为99℃和105℃,系统总输出功率为121.95MW,最终得出整个PCLC-CC系统的净效率为40.65%,CO_2的捕捉率达92.81%。


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