基于技术经济学的碳捕集系统与燃煤电厂耦合对比研究

建立了碳捕集系统仿真模型和热力系统变工况模型,提出添加和不添加小汽机的碳捕集耦合方式,并从热经济性和技术经济性上对比2种耦合方案。结果显示,不添加小汽轮机而尽量多地采用低段抽汽时,脱碳机组相对于原机组出力降低113.06 MW,发电效率降低7.79%,发电煤耗增加33.09 g/k Wh,发电成本增加0.191元/k Wh,脱碳成本为270.33元/k Wh。添加小汽轮机后,碳捕集机组的净输出功提高43.45 MW,发电效率提高3.23%,发电煤耗降低28.55 g/k Wh,发电成本降低0.034元/k Wh,捕碳成本降低48.58元/t。综上,添加小汽轮机从热经济性和技术经济性上占有优势。     

低能耗碳捕集技术及燃煤机组热经济性研究

针对燃烧后胺法脱碳工艺捕集能耗高的问题,在普通碳捕集系统中集成级间冷却、机械蒸气再压缩(mechanical vapor recompression,MVR)和富液分流解析3项节能技术,建立低能耗碳捕集系统,并将该系统与600 MW燃煤机组热力系统耦合,分析该系统对燃煤机组热经济性指标的影响。结果表明,当CO_2捕集率为90%时,该碳捕集系统中单位再生能耗从4.09 GJ/t CO_2降低到2.64 GJ/t CO_2,降幅达35.28%。与耦合普通碳捕集系统的燃煤机组相比,耦合低能耗碳捕集系统燃煤机组的电厂效率从30.81%增加到33.53%,提升了2.72%;标准煤耗从398.87 g/kWh降低到366.81 g/kWh,下降了32.06 g/kWh;热耗率从11 674.92 kJ/kWh降低到10 736.53 k J/k Wh,减少了938.36 k J/k Wh,热经济性得到明显改善。研究还发现,CO_2捕集率每降低1%,低能耗碳捕集燃煤机组的电厂效率增加0.054%,标准煤耗降低0.524 g/kWh,热耗率降低15.353 k J/kWh,降低碳捕集率可进一步改善电厂的热经济性。     

汽轮机抽汽预干燥褐煤热经济性分析

为实现褐煤提质梯级利用以及褐煤机组大型化,将蒸汽管回转式干燥装置与机组锅炉系统耦合,采用汽轮机低压抽汽作为干燥介质,建立了汽轮机抽汽预干燥褐煤机组经济性分析模型,提出了预干燥所需蒸汽流量与机组经济性评价方法。结果表明,与参考机组相比,采用汽轮机抽汽预干燥工艺将38%水分褐煤分别干燥至27%、20%和14%,采用汽轮机第5级抽汽时机组发电标准煤耗分别增加1.99、3.89和5.05 g/k Wh,采用汽轮机第6级抽汽时机组发电标准煤耗分别增加0.84、2.26和3.31 g/k Wh。汽轮机抽汽预干燥褐煤机组发电标准煤耗普遍增加;褐煤预干燥程度越浅,机组经济性越好;汽轮机抽汽品质越低,机组经济性越好。     

1000 MW机组锅炉余热利用方案对比

基于低温省煤器可有效回收锅炉尾部的烟气余热,提高机组效率,以某电厂1 000 MW机组为工程应用背景,根据能源梯级利用原则,优化烟气余热利用系统,提出了4种不同的余热利用方案。利用矩阵法,计算得到各方案的汽耗降低值。通过对比分析,相对于低温省煤器布置于空预器出口的传统方案,采用空预器烟气旁路的方案,可使得供电煤耗降低值由1.85 g/k Wh提高至3.14 g/k Wh,机组节能降耗效果显著。     

联动吹扫方法在大型煤化工项目蒸汽管网吹扫中的应用

某新建大型煤制烯烃项目全厂共有9.8 MPa、4.2 MPa、1.6 MPa、1.1 MPa、0.46 MPa 5个等级蒸汽管网,各个蒸汽管网来源及用户较多,系统蒸汽管网系统十分复杂,顺利完成吹扫工作非常困难。为了缩短吹扫时间、提高吹扫效率、节约吹扫过程动力消耗,该公司采用不同蒸汽管道组合交替吹扫的联动吹扫方案,前后共用时25天完成全厂5个等级蒸汽管网吹扫工作,大幅度缩短了吹扫时间,取得了较好的经济效益。     

煤制烯烃经济性再受考量

对能效、煤耗和水耗等指标提出更高要求的煤制烯烃升级示范方案目前已获国务院审批,若采用多种技术方案来满足示范要求,煤制烯烃盈利空间恐将被压缩。这是记者从11月15—16日在北京举办的第四届煤制烯烃技术经济研讨会上获得的信息。煤制烯烃的技术可行性和经济性曾饱受质疑,经神华包头、神华宁煤、大唐多伦和中石化中原石化4套装置先后...     

煤制烯烃企业全厂能量系统优化策略及应用

为了实现煤制烯烃企业全厂能量系统优化,提出了煤制烯烃企业全厂能量系统基于单元、子系统和全局划分的渐进协同优化策略,包括全厂用能状况分析、工艺装置用能及换热网络优化、低品位热回收和优化利用、全厂蒸汽动力系统优化等步骤。应用上述优化策略,对某60万t/a煤制烯烃企业全厂能量系统优化进行研究,得到全厂各单元能耗分布,提出了甲醇合成和甲醇制烯烃单元换热网络优化、全厂蒸汽动力系统降低蒸汽减温减压量及低品位热合理匹配利用等节能方案,理论上可以提高全厂系统能效3%以上,年节约标煤10万t以上,投资回收期小于1 a。     

中小城镇生活垃圾饱和蒸汽焚烧发电技术及应用

采用饱和蒸汽发电技术,对湖南省某县生活垃圾处理项目(日处理规模100吨)进行资源化处理。生活垃圾低压饱和蒸汽焚烧发电技术采用机械炉排炉焚烧系统、余热锅炉、螺杆膨胀发电机组和烟气净化系统。余热锅炉蒸汽参数为175℃,0.9 MPa,7 t/h,螺杆膨胀机组装机容量600 k W,实际运行结果表明,年发电量4.8×106 k Wh,发电热效率8.25%。     

MTP装置蒸汽凝液回收系统工艺优化改造

大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司46万t/a煤制烯烃项目中,为了消除MTP装置中压、低压蒸汽凝液管网振动、凝液无法外送和能量利用不合理的问题,在原有流程的基础上,对蒸汽凝液回收系统进行整体工艺优化改造,将装置区内不同等级的蒸汽冷凝液全部回收并分级闪蒸,将凝液热能有效回收,既保证装置的稳定运行,又实现装置节能降耗。     

适应除灰系统大灰量输送的改造措施

成都金堂电厂一期2×600MW燃煤机组工程除灰系统是根据当时电厂提供的煤质资料按设计煤种灰份30.66%为计算依据进行系统设计及设备选型的,其锅炉飞灰量(1×600MW)计算为80 t/h,除灰系统最大出力定为120 t/h.     

电站锅炉气体不完全燃烧损失对供电煤耗的影响

将燃煤锅炉烟气中的可燃气体简化成CO气体,对中国电站100～1000 MW煤粉锅炉(PCB)和50～300 MW循环流化床锅炉(CFBB)的气体不完全燃烧损失(q3)和由此引起的供电煤耗提高值(Δb)进行了计算。结果表明:当烟气中的CO质量浓度从50 mg/m3增加到400 mg/m3时,随着动力煤干燥无灰基挥发分Vdaf的提高,煤粉锅炉和循环流化床锅炉的q3在0.01%～0.18%之间变化;燃烧褐煤的q3损失最大;PCB和CFBB的q3引起的Δb变化范围为0.03～0.65 g/kWh;相对于PCB,随着Vdaf的提高,CFBB的q3和Δb的波动幅度较小;q3和Δb随着烟气中的CO质量浓度的提高基本上线性提高;PCB和CFBB的q3、Δb随着锅炉蒸汽压力的提高逐步降低。     

干-湿冷却系统对空冷机组热经济性影响的分析

受环境温度影响, 空冷机组夏季工况的运行背压高, 严重限制了机组的带负荷能力, 并影响机组的热经济性和安全性。分析了一种干-湿混合冷却系统, 将汽轮机排汽分流出一部分通过循环水冷却, 以降低机组夏季工况背压。建立了干-湿混合冷却系统对机组热经济性影响的数学模型, 并以某330 MW直接空冷机组为例揭示了机组背压和净功率随主蒸汽流量、湿冷分流量以及环境温度的变化规律。结果表明:主蒸汽流量为1120 t·h^-1、湿冷分流量为175 t·h^-1时, 机组出力从326.266 MW达到330 MW满负荷运行, 提高了3.734 MW, 背压由46.8 kPa下降到31.9 kPa, 机组的热耗率降低了110.9 kJ·(kW·h)^-1, 发电标准煤耗率降低了4 g·(kW·h)^-1。     

Seawater reverse osmosis with energy recovery

The Porto Santo seawater reverse osmosis plant has been designed to provide per day 500 m³ of potable water with a total dissolved solids content of 500 ppm from seawater with a total dissolved solids content of abt. 34000 ppm.The plant consists of four independent units with an output of 125 m³ per day each. Three units are fed by high pressure pumps equipped with electro-motors and one unit by a high pressure pump equipped with a hydro-turbine. The high pressure reject stream from each unit is directed into a manifold pipe which powers the hydro-turbine. In this way power consumption of the high pressure pump is reduced by 25 percent. Without energy recovery consumption would have been 7.5 kWh/m³ and with the installed turbine this is as low as 5.6 kWh/m³ of product.     

小型锌精矿制酸装置废热发电工程的设计

介绍了2×50 kt/a锌精矿制酸废热发电工程的工艺设计和设备选型情况。设计采用2台烟气横向冲刷水平烟道式水管锅炉回收焙烧及高温炉气热能,副产2.5 MPa、400℃过热蒸汽送3 000 kW凝汽式汽轮机发电机组发电。该废热发电工程投运以来连续稳定运行,发电量可达1.76×107kWh/a,扣除企业自用电,每年可外供电量1.45×107kWh;相当于节约标煤约6 kt/a,减少CO2排放量约15 kt/a。     

火电机组余热梯级供热技术的综合分析

针对传统供热技术平均?效率低的问题,提出了乏汽余热梯级供热技术。该技术有效地利用了机组乏汽余热,并减少了汽轮机的冷源损失,避免了中排抽汽参数过高造成的能量损失,提高了机组供热经济性。以某电厂为例,本文基于热力学定律与单耗分析理论,建立了乏汽余热梯级供热系统的单耗分析模型,应用该模型对其进行了?分析和附加燃料单耗分析,为节能降耗提供了理论依据。分析结果表明,发电煤耗率由改造前的249.69g/(kW·h)降低到149.9g/(kW·h),降低了99.79g/(kW·h),机组供热负荷较由改造前的788.4MW增加到1673.9MW,增加了885.5MW;改造后传热温差在非严寒期只有7℃、严寒期为26.94℃,比改造前大幅降低;在非严寒期和严寒期,加热器蒸汽入口平均比?比改造前分别降低了524.73kJ/kg、418.2kJ/kg,供热系统的平均?效率比改造前分别提高了51.35%、32.58%,供热系统的平均附加燃料单耗分别为3.11g/(kW·h)、7.98g/(kW·h)。可见通过“乏汽余热梯级供热技术”改造后,节能效果显著,该技术具有广阔的推广应用前景。     

节能新技术在合成氨技术改造中的应用

介绍三废流化混燃锅炉、高炉体锥形管式夹套副产中压蒸汽煤气炉、热功电联产汽轮机等技术的应用情况.使用三废混燃锅炉后,吨蒸汽煤耗下降至100kg,吨蒸汽节约用煤80kg,且尾气达标排放;将原φ2600mm造气炉改造为高炉体锥形管式夹套副产中压蒸汽煤气炉后,副产蒸汽温度提高了80℃,单炉发气量增加了1 000～1 500m3...     

褐煤锅炉冷端优化热力系统技术经济性比较

对电站锅炉排烟余热进行回收,使一部分锅炉冷端烟气热能梯级利用于汽轮机回热系统,是燃煤电厂增效减排的重要途径。以某600MW超临界燃褐煤机组为例,对低温省煤器、送风分段预热和旁通烟道3种锅炉冷端优化热力系统进行了热经济性与技术经济性比较。结果表明,由上述3种系统回收锅炉排烟由148℃降温至90℃余热,机组供电标准煤耗率分别减小4.43g/（kW·h）、5.84g/（kW·h）和6.48g/（kW·h）,项目投资分别为2562万元、2348万元和2261万元。以机组在THA工况下年运行5500h计,3种系统每年由节煤增加净收益994万元、1350万元和1514万元,动态投资回收期分别为3.13年、2.00年和1.71年。可见褐煤锅炉排烟余热回收可明显提高电厂效率。3种冷端优化热力系统中,旁通烟道系统展示出最优的热经济性和技术经济性,建议对其进一步研究和应用。     

节能降噪深度烟气脱硝系统在5 000 t/d熟料生产线技术改造中的实践

由于熟料生产线氮氧化物排放浓度控制100 mg/m3,氨水用量较高,通过节能降噪深度烟气脱硝系统改造,改造煤粉燃烧器、窑尾送煤管道、尾煤送煤风机、四级下料管以及开发专家智能优化控制系统,使用窑头热成像仪等,实现了在氮氧化物排放浓度指标控制不变的情况下,氨水用量降低40%,氨逃逸降低22%,熟料电耗降低0.29 kWh/t,实现了能耗和环保排放的降低,推动了企业绿色低碳高质量发展。     

低温省煤器对凝汽器真空及机组热经济性影响

为解决国内某电厂600MW直接空冷机组5^#锅炉排烟温度过高的问题,在锅炉尾部烟道加装低温省煤器,利用烟气余热加热机组凝结水。抽汽被排挤回汽轮机继续膨胀做功,增加汽轮机发电功率,降低汽轮机热耗和机组发电煤耗;同时汽轮机排汽量增加,凝汽器真空下降,机组热经济性变差。本文以TRL工况为例,对该电厂加装低温省煤器后进行了计算,得出凝汽器真空下降1.617kPa。利用热平衡法与等效焓降法,对加装低温省煤器后机组热经济性进行计算。最终结果为:热平衡法得到加装低温省煤器后汽轮机热耗下降25.711kJ/(kW·h),机组发电煤耗降低0.959g/(kW·h);等效焓降法得到,加装低温省煤器后汽轮机热耗下降26.832kJ/(kW·h),机组发电煤耗降低1.001g/(kW·h)。说明加装低温省煤器具有良好的节能效果,同时也证明了等效焓降法与常规热平衡法的一致性。     

On the reduction of desalting energy and its cost in Kuwait

All seawater desalting processes, multi-stage flash (MSF), multi-effect boiling (MEB), mechanical vapor compression (MVC) and seawater reverse osmosis (SWRO) consume significant amounts of energy. The recent increase of fuel oil cost raises the cost of energy consumed for desalting water and the final water cost, and creates more interest in using more energy efficient desalting systems.

The most used desalting systems by distillation (MSF and MEB) are usually combined with power plants in what is called co-generation power desalting plants, CPDP. Fuel is supplied to the CPDP to produce both desalted water D and power W, and the fuel cost is shared between D and W. Exergy analysis and equivalent work are among the methods used to determine the fuel energy charged to each product. When desalting systems, such as SWRO and MVC, are not combined with a power plant, the fuel energy can be directly determined from its electrical power consumption.

In this paper, the fuel energy cost charged to desalting seawater in the presently used CPDP in Kuwait is calculated based on exergy analysis. The MSF, known by its high energy consumption, is the only desalting method used in Kuwait. The MSF units consume 258 kJ/kg thermal energy by steam supplied to the brine heater BH, 16 kJ/kg by steam supplied to steam ejectors, and 4 kWh/m3 mechanical energy for pumping. These MSF units are operated either by:

(1) Steam extracted from extraction/condensing steam turbines EC/ST as in as in Doha West, Azzour, and Sabbiya CPDP. This practice is used in most Gulf area.

(2) Steam supplied directly from boilers as occurred in single purpose desalting plants as Al Shuwaikh plant; or in winter time when no steam turbines are in operation in the CPDP to supply steam to the desalting units.

The CPDP have limited water to power production ratio. While they can cope with the increase of power demand, it cannot satisfy the water demand, which is increasing with higher pace than the power demand.

The case of steam CPDP used in Kuwait is presented in this paper as a reference plant to evaluate the amount of fuel energy consumed to desalt water in MJ/m3, its cost in $/m3. The resulted high fuel cost calls for some modifications in the reference CPDP to lower the energy cost, and to increase its water to power ratio. The modifications include the use of an auxiliary back-pressure steam turbine ABPST supplied with the steam presently extracted to the MSF units. The power output of the ABPST operates MVC or SWRO desalting units; while the ABPST discharged steam operates LT-MEB desalting unit. The desalting fuel energy costs when applying these modifications are also calculated by the exergy analysis and compared with that present situation.

It is also suggested to increase desalted water output by using separate SWRO desalting units operated by the existing power plants of typical η_c = 0.388, or by new combined gas/steam turbines power cycle GT/ST-CC of typical η_c = 0.54 under construction. The SWRO with energy recovery is assumed to consume typical 5.2 kWh/m³ electric energy.