基于镁基燃煤烟气碳捕集的太阳能-燃煤互补发电系统设计

燃煤等化石能源电站CO₂排放量巨大,开展燃煤电站碳减排是实现双碳目标的必经之路。碱金属基固体吸收剂捕集CO₂具有再生能耗低、选择性高等优点。但依靠电站自身能量实现碳捕集,能效代价巨大,对此提出利用槽式太阳能集热驱动镁基碳捕集再生,避免燃煤发电单一碳捕集的效能损失,同时将碳酸化放热替代电厂抽汽加热给水,提升发电量。基于某典型燃煤电站开展系统设计及分析,计算设计系统引入槽式太阳能和碳捕集系统带来的增发功率,比较设计系统、单一燃煤碳捕集系统及参比系统的总出功。结果表明,相比单一燃煤碳捕集系统,设计系统避免了46.4 MW发电功率损失,同时借助碳酸化放热,发电功率提升了46.2 MW。设计系统较单一燃煤碳捕集和单一光热发电的简单叠加系统发电功率增加了44 MW,实现了1+1>2的集成效果。典型日分析下考虑1 d中太阳直射辐射强度的变化,设计系统可通过调控碳捕集过程避免辐照过高/过低对系统稳定运行的影响,典型日下系统平均碳捕集量达135.6 t/h,增发功率达23.2 MW/h,实现了系统的变工况高效运行。设计系统避免了电站自身碳捕集带来的效能损...     

基于钠基吸附剂的烟气脱碳系统余热利用研究

针对基于钠基固体吸附剂的燃烧后脱碳技术应用于燃煤电厂后综合能耗偏高的问题,本文提出与供热机组结合的碳捕集/供热双机组系统,利用低温热网回水回收系统低品位余热。依据双机组的抽汽混合与否构建了两种系统流程,分析了两种不同方案下的系统性能。研究结果表明,在有效回收脱碳系统碳酸化反应余热后,独立抽汽方案中碳捕集综合能耗从4.05GJ/t CO₂降低至1.26GJ/t CO₂,而混合抽汽方案中碳捕集综合能耗降低至1.13GJ/t CO₂,同时双机组系统的热网供热量较单供热机组分别增加了67.5%和72.8%,经济效益显著。分析了混合抽汽方案的系统中碳捕集综合能耗随相关运行参数变化的规律,发现碳酸化反应温度和热网回水温度因为能够直接影响系统余热利用程度因而更易对碳捕集综合能耗产生影响。     

燃煤电厂烟气二氧化碳胺法捕集工艺改进研究进展

有机胺化学吸收法是当前最具大规模工业化应用前景的燃煤电厂烟气二氧化碳捕集技术,但目前仍存在能耗较高的缺点,而通过工艺改进将是降低碳捕集系统能耗的有效方法之一。本文从吸收端和解吸端分别对十余类工艺改进方法的原理和研究进展进行了阐述,其中吸收端涉及吸收塔内部冷却、富液循环、贫液分配流和旋转塔4类工艺;解吸端则包括解吸塔塔级再热、富液分流、闪蒸再生、闪蒸压缩、多压力解吸、多效解吸塔和直接蒸汽解吸共7类工艺。分析表明,富液分流、闪蒸压缩、多效解吸塔和直接蒸汽解吸工艺展示了较好的改进效果。并进一步介绍了多种工艺联合改进的碳捕集系统综合优化方法,特别对综合优化过程中需要重点关注的各工艺间相互作用以及吸收剂与优化工艺匹配性进行了讨论说明,由此指出联合采用新型胺吸收剂和复合工艺改进是未来开发先进胺法碳捕集系统的重要研究方向。     

燃煤电厂烟气MDEA/PZ混合胺法碳捕集工艺模拟分析

采用混合胺吸收剂替代传统一乙醇胺（MEA）吸收剂是降低有机胺法碳捕集工艺能耗的重要方法。利用Aspen plus软件模拟了以甲基二乙醇胺(MDEA)/哌嗪(PZ)混合胺为吸收剂的燃煤电厂每年百万吨CO₂捕集工艺系统，考察了贫液负荷、MDEA/PZ混合胺浓度、MDEA/PZ比例和解吸压力等因素对解吸塔再沸器热负荷和冷凝器冷负荷的影响。通过对这些影响因素下吸收塔内液相温度分布和CO₂负荷分布变化揭示了MDEA/PZ对CO₂的吸收特性。此外，进一步分析了不同影响因素下解吸塔内气液相CO₂浓度驱动力和气液相级间温度驱动力分布特性，发现了强浓度驱动力和低温度驱动力分布更有利于降低再生能耗。研究表明，由30%MDEA和20%PZ组成的混合胺液在贫液负荷为0.08和解吸压力为2.02×10⁵Pa时，再沸器热负荷和塔顶冷凝负荷分别为2.76GJ/tCO₂和0.60GJ/tCO₂，相比传统MEA吸收剂降低了20.92%和40.0%。     

燃煤电厂烟气CO_2捕集过程中再生能耗的研究

在自行设计搭建的3~5 Nm~3/h的模试试验装置上,考察了不同再生能耗与新型胺基溶剂的吸收容量、再生性能和捕集率的关系,在此基础上,考察了新型胺基溶剂在不同的工艺参数(溶液循环量、原料气CO_2含量)条件下对再生能耗的影响。结果表明,在保证CO_2捕集率90%条件下,新型胺基溶剂B的再生能耗较MEA法降低40%。     

燃煤电厂烟气CO_2捕集过程中再生能耗的研究

在自行设计搭建的3⁵ Nm5 Nm³/h的模试试验装置上,考察了不同再生能耗与新型胺基溶剂的吸收容量、再生性能和捕集率的关系,在此基础上,考察了新型胺基溶剂在不同的工艺参数(溶液循环量、原料气CO_2含量)条件下对再生能耗的影响。结果表明,在保证CO_2捕集率>90%条件下,新型胺基溶剂B的再生能耗较MEA法降低40%。     

CaO基材料储能辅助燃煤电站碳捕集研究进展

化石燃料大规模燃烧产生的CO_2加剧了温室效应,钙循环技术不仅能实现低能耗碳捕集,也是热化学储能的重要方法之一。为应对全球气候变暖问题,可再生能源大规模开发与利用,太阳能具有大规模工业应用的广阔前景。然而,太阳辐射具有间歇性,热化学储能技术应运而生。笔者介绍了燃煤电站CaO储能辅助碳捕集系统以及太阳能热发电站基于钙循环的高温储能技术,分析了煅烧条件、材料颗粒粒径等因素对CaO基材料循环储能性能的影响,并介绍了提高CaO基材料储能活性和稳定性的多种方法:用机械掺混、化学燃烧合成等方式制备CaO/Al_2O_3、CaO/MgO、CaO/SiO_2多种复合储能材料。结果表明,燃煤电站CaO储能系统可提高发电效率、减少机组煤耗量、实现CO_2减排;CaO/CaCO3高温热化学系统储能密度高达3. 2 GJ/m~3,储能循环稳定性高,能够实现能量长期无热损储存;惰性载体(Al_2O_3、MgO、SiO_2)的加入可以提高CaO储热循环活性和稳定性。基于CaO基材料碳酸化/煅烧反应(钙循环)的高温热化学储能具有巨大应用前景。此外,分析了当前CaO基材料储能存在的问题以及研究难点,并对储能研究方向进行展望。目前CaO基材料储能循环活性降低,高效储能装置距离实际应用还有一定差距。CaO基储能材料制备应向高储能密度、高循环活性方向发展,整体发电效率提高是储能系统优化的关键。     

有机胺CO2吸收技术研究现状与发展方向

CO₂排放量迅速增加,严重威胁人类生存环境及气候变化,如何减少碳排放量是关注热点。化学吸收法是捕集CO₂的主要方法之一,其脱除CO₂的实质是利用碱性吸收剂溶液与烟气中CO₂逆向接触并发生化学反应,形成不稳定盐类,而盐类在一定条件下会逆向分解释放出CO₂而再生,从而实现CO₂从烟气中分离脱除。以醇胺溶液为吸收剂的化学吸收法技术开发相对成熟,且分离效果好、操作简单,在电力、钢铁、水泥、化工等行业得到广泛应用。醇胺溶液是化学吸收法的核心,目前应用于工业减排的醇胺溶液包括一级醇胺溶液、二级醇胺溶液、三级醇胺溶液以及空间位阻胺等。综述了4种典型的醇胺溶液和低浓度烟气吸收法胺液的国内外研究现状,介绍了国外三菱重工的KM-CDR工艺、壳牌康索夫脱硫脱碳工艺、陶氏化学Ucarsol溶剂的配套工艺、西门子氨基酸盐溶液的配套工艺、Powerspan的ECO₂工艺,同时对阿尔斯通的富氧燃烧技术进行了总结;国内在碳捕集方面研究时间较短,在“双碳”计划推动下,...     

基于碳捕集的太阳能-燃煤机组热力性能及技术经济分析

针对碳捕集系统对燃煤机组热经济性方面的影响,以600MW超临界燃煤机组为研究对象,研究了燃烧后碳捕集的再生能耗,提出了基于碳捕集的太阳能辅助燃煤机组热力系统集成方案,阐述了该集成系统碳捕集的工作原理和吸收机理,建立了集成系统热经济性评价指标。利用系统灵敏度分析法,计算了碳捕集率对集成系统热经济性的影响,并将相关数据绘制成曲线图加以对比分析。结果表明：当乙醇胺溶液浓度为30%、CO2捕集率为85%、当地日照达到最佳辐射强度500W/m2时,该太阳能集成系统的热效率为43.604%,此时太阳能-燃煤机组碳捕集电站的发电成本为0.5606￥/(kW?h),CO2的减排成本为0.5557￥/(kgCO2)。     

MVR热泵用于胺法捕集制氢驰放气CO_2的能耗分析

采用HYSYS软件对MVR热泵用于胺液吸收法进行制氢驰放气碳捕集流程进行仿真模拟,并对捕集主要能耗进行了相对全面的分析。考虑能量品位的影响,总能耗(将所有主要能耗折标煤后相加得到)随着MVR闪蒸压力的降低成降低趋势,考虑到工程上运用,取80k Pa闪蒸压力,此时较传统工艺工况(无MVR系统)折标煤总能耗下降13.4%。     

余热电站自动控制的相关改造

为挖掘我公司余热发电系统过程控制潜力,在原设备基础上进行改造,针对岗位人员频繁动作的操作（如发电负荷,汽包水位,主汽温度等）进行自动化改造以及对语音系统进行完善,通过一系列改造,共增加PID控制回路7个,连锁闭环控制13个,大大提高了生产自动化程度,减轻了各岗位的劳动强度,提高了生产效率。     

燃煤电厂乏汽余热回收技术与应用

为充分利用热电厂汽轮机乏汽的大量余热,改善机组运行的经济性,提升系统的环保性。同煤集团大唐热电厂4×50 MW机组新近采用吸收式热泵热电联产供热技术,通过增加余热回收机组及收式换热机组等核心设备,增高了热网供、回水温差,在无需对现有管网改造的情况下,高效回收了电厂汽轮机乏汽余热,显著提高了热电厂为城市集中供热提供热源的能力。经测算,系统改造后,每天不仅可回收乏汽余热1.3万GJ,增加供热面积2500万m2,还可减少大量CO2、SO2、NOx及其他污染物排放,项目3 a内即可收回全部投资。     

燃气轮机余热发电系统方案选择

综合利用不同型号燃气轮机余热的发电系统,根据水泥厂自备电站的不同型号燃气轮机余热情况,拟定余热发电技术方案,分析比较不同方案下余热发电系统的技术指标,从而选择合理的技术方案。     

蒸汽收容器在余热发电中的应用

云南驰宏锌锗股分公司利用进入疏水扩容器的各级疏水所闪蒸出的蒸汽作为热源,通过蒸汽收容器来加热待进入除氧器的补给水,使其温度提升后进入除氧器。使用这一技术降低了除氧器耗汽量和除氧器淋水密度,改善了除氧器运行效果;同时达到了减少疏水扩容器热损失,提高循环的热效率,增加发电量的效果。     

以燃煤废气为热源的LNG冷能三级利用系统

随着化石燃料的日益枯竭,回收工业过程中产生的低温余热已成为一种利用能源的重要方式,针对能量回收再利用的问题,将低温燃煤废气（70℃）及LNG（-162℃）冷能进行联合利用,以朗肯循环为基础,设计了一种可以在发电的同时,对CO₂进行液化的LNG冷能三级式利用系统。详细分析了膨胀机入口压力和温度对LNG冷能三级式利用系统热力性能的影响,确定了循环参数,利用HYSYS进行模拟计算,并与之相对应的LNG冷能二级式利用系统进行比较。结果表明：设计的三级式系统发电单元的热效率及（火用）效率较二级式系统分别提升了57.74%及36.67%;三级式系统总净输出功较二级式系统提升了61.16%,按90%发电效率,0.5元/（kW·h）电价计算,三级式系统每年可带来约52万元的经济效益,CO₂液化量为1580kg/h,每年可减排约CO₂ 1.365×10⁴t,具有可观的经济效益和较好的减排效果。     

水泥窑余热发电系统余风再循环技术分析

本文基于热平衡和气固换热原理,以篦冷机为研究对象,建立了篦冷机余风再循环计算模型,分析了水泥窑余热发电系统余风再循环技术。当余风再循环系统运行时,篦冷机中部冷却空气温度对水泥窑余热发电系统和篦冷机运行均有一定的影响。随着冷却空气温度的升高,AQC锅炉取风温度及余热发电功率升高;但篦冷机出口熟料温度、余风温度、冷却空气阻力以及冷却风机功率也会增加。综合而言,余风再循环技术具有实际可行性,但是经济性具有不确定性。     

5000t/d生产线余热系统发电量低的原因诊断

本文通过对某水泥企业新投入运行的余热发电系统进行现场诊断分析,找出了系统余热发电量低的原因,并提出了优化生产管理的建议,对于其他水泥企业推广节能降碳应用低温余热发电技术具有很好的参考意义。     

660MW燃煤机组百万吨CO_2捕集系统技术经济分析

为了解常规燃煤机组碳捕集系统的技术经济性,以基准情景为基础,根据国内某10万t CO_2燃烧后捕集系统的投资情况,利用生产能力指数法对5种脱碳情景的投资进行估算。在保证内部收益率为8%的前提下,分析了5种脱碳情景的上网电价、CO_2综合减排成本及其敏感性。结果表明,CO_2综合减排成本中,厂内碳捕集成本比例最大;随着燃料价格的上涨,CO_2综合减排成本逐渐增加;随着CO_2综合收益的增加,上网电价可以逐渐下降。