APFBC-CC发电系统技术经济及环境综合性能分析研究

【摘要】： APFBC-CC发电系统是目前具有发展前景的洁净煤发电技术之一,论文对几种典型的系统方案进行技术、经济和环境的综合性能分析研究,同时也研究了具有相同思想的天然气补燃PFBC-CC发电技术综合性能。以期为发展我国洁净煤发电技术的新方向提供参考依据。 本文在常规热经济和技术经济研究基础上,将生命周期评价(LCA)理论引入先进燃煤发电系统的综合性能研究,形成能源利用效率-技术经济性能-环境影响评价相结合的综合评价方法,获得了燃煤发电系统包含环境影响成本在内的真实成本,以此对APFBC-CC发电系统进行了综合性能的定量评价。 对APFBC-CC发电系统目前世界上最具代表性的三大类系统:增压气化增压半焦燃烧系统(APFBC-CC/I);增压气化常压半焦燃烧系统(APFBC-CC/II);常压气化常压半焦燃烧系统(APFBC-CC/III)以及天然气补燃的PFBC-CC联合循环发电系统(NGSC-PFBC-CC)进行的热力性能、技术经济性能及环境性能综合分析表明:(1)系统APFBC-CC/I和APFBC-CC/II均具有优越的综合性能,其中APFBC-CC/I系统的综合性能最优,而APFBC-CC/III系统相比前两种较缺乏竞争性。基于超临界和超超临界蒸汽参数的APFBC-CC系统不仅系统净效率可得到更大的提高,而且环境性能以及经济性能也得到很大改善,其综合性能更具优越性。(2)首次在APFBC-CC系统中提出气化介质高温预热的方法,不仅可增加煤部分气化的煤气热值,有助于低热值煤气在前置燃烧室的稳定燃烧,对于劣质煤气化提高低热值燃气的热值具有更重要意义。而且可改善系统热力性能,为进一步提高燃气轮机入口温度提供条件。(3)煤部分气化的碳转化率对于方案I和方案II建议选用0.7～0.8的碳转化率,而方案III则建议选用0.55～0.6的碳转化率。(4)在我国首次采用天然气补燃PFBC-CC联合循环发电系统(NGSC-PFBC- CC)可在第一代PFBC-CC基础上提高燃机入口温度,其能源综合效率要高于分别采用同样数量燃料的常规燃煤电站和天然气电站的综合发电净效率3.4～4.3个百分点。但发电真实成本略高于APFBC-CC发电技术,相比单纯天然气发电的真实成本则有明显优势。(5)与常规的煤粉电站PC+FGD+SNCR比较,不论是APFBC-CC系统还是NGSC-PFBC- CC系统随着技术的逐步成熟,初投资将显著降低,而由于能源紧缺的形势与日俱增,环境保护要求日益严格,经济性能和环境性能优越性将更加显著,因此二者将具有良好的市场发展前景。