太阳能辅助火电机组燃烧后碳捕集的集成方式研究

针对火电机组燃烧后碳捕集方式选择的问题,以某电厂600MW燃煤机组为研究对象,进行以烟气余热及太阳能热作为二氧化碳吸收剂解吸热源,以机组抽汽作为脱硝系统液氨蒸发器的热源的多能源综合互补利用集成方式的研究。分析集成系统太阳集热场设计中影响设计辐射强度选取的主要因素,以实际辐射资料为例进行研究,得出太阳辐射资源与最佳太阳辐射强度的关系。根据最佳辐射强度对集成系统进行经济性计算,对可行性集成系统进行技术经济分析,结果表明:在设计辐射强度下,可行性集成方案中CO2减排成本为90.8$/t,其随太阳集热场投资的减小而减小,考虑对CO2排放征税和CO2产品出售时,集成系统有望突破经济障碍。     

太阳能-燃煤电厂污染物减排热力系统性能分析

以N600-24.2/566/566机组为例,针对燃烧后脱碳及脱硝系统能耗高的问题,利用太阳能热作为二氧化碳吸收剂解吸热源,机组抽汽作为脱硝系统液氨蒸发器热源,提出几种不同的集成方案。对不同集成方案进行热力性能建模,得出可行性集成方案。构建可行性集成系统的平衡模型,应用该模型进行集成系统中不同组件的分析。结果表明:集成系统的全厂热效率较原系统提高1%。集成系统中,各组件的损率和损失系数比原系统有所减小;过热器的损失最大,太阳能集热场的损失次之;中压缸各级组效率较高,调节级级组和低压缸末级的效率较低;加热器的效率随抽汽压力降低而降低,高压加热器的效率均高于低压加热器。节能潜力主要集中在过热器、太阳能集热场、调节级和低压缸末级。     

基于碳捕集的太阳能-燃煤机组热力系统性能分析

针对碳捕集系统对燃煤机组热力性能方面的影响,以600 MW超临界汽轮机组为研究对象,研究燃烧后碳捕集的再生能耗,提出基于碳捕集的太阳能辅助燃煤机组热力系统集成方案,阐述该集成系统碳捕集的工作原理和吸收机理,对比分析太阳能碳捕集集成系统较传统碳捕集系统在热力性能方面的优势。利用系统灵敏度分析法,计算太阳能集热器价格波动时在成本上与之相抗衡的煤价,为实际中燃煤机组碳捕集集成方式的选定提供依据。结果表明:在碳捕集率为85%,日照辐射强度为500 W/m~2,其他参数相同的情况下,太阳能碳捕集系统和传统燃煤碳捕集系统的热效率分别为43.604%和38.238%,按太阳能市价1800$/m~2计算,太阳能-燃煤机组碳捕集电站的发电成本为0.5577$/(k Wh)。     

基于热经济学理论的碳捕集机组热力性能分析

为了科学评价碳捕集机组的热经济性,以热经济学理论为基础,以600 MW碳捕集机组为研究对象,综合考虑热力学特性和经济学因素,建立碳捕集机组的[火用]成本和热经济学成本模型,定量分析碳捕集机组中产品单位[火用]成本和产品单位热经济学成本形成的时空特征及其在生产系统中的分布规律。结果表明:碳捕集机组中组件的[火用]成本和热经济学成本均高于原燃煤机组;影响碳捕集机组成本的主要因素为燃料[火用]成本;燃料热经济学成本和设备投资热经济学成本是碳捕集机组热经济学成本增加的主要原因。     

太阳能蒸汽与燃煤机组集成系统分析

基于我国当前火力发电状况,提出将太阳能蒸汽作为火电厂辅助蒸汽系统辅助热源的集成发电方案。以某600MW机组为例,提出多种太阳能蒸汽与燃煤机组集成方案,并分别对各方案进行热力计算及热经济性分析。结果表明:选取的集成方案不同,系统的热经济性不同;被取代蒸汽品质及数量越高,集成系统热经济性越好。     

太阳能-碳捕集机组热经济学分析及生命周期评价

碳捕集和封存是实现电力低碳化发展的关键所在,建立太阳能辅助碳捕集系统与燃煤机组的耦合系统,构建耦合系统的热经济学优化模型,研究碳捕集机组的热经济性。构建碳捕集机组的生命周期评价体系,研究燃煤机组和碳捕集机组建设、运行、退役等各阶段的CO_2排放特性,对比分析其对环境的影响特性。结果表明:脱碳率为85%,吸收剂质量分数为30%时,解吸能耗为4.5 GJ/tCO_2,碳捕集机组优化前后的热效率分别为38.2%和39.3%。燃煤机组电厂运行阶段碳排放量所占比重约为99.4%,电厂建造、煤炭运输及电厂退役等阶段排放的CO_2比重约为0.6%。碳捕集系统建造、运行和退役增加的CO_2排放量为56.314 t/h,占耦合系统全生命周期排放总量的58.01%,减排率约为52.65%。碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中CO_2的排放由原燃煤机组的3.63×10~(-5)标准当量降低为1.72×10~(-5)和0.98×10~(-5)标准当量。燃煤机组、碳捕集机组和太阳能辅助碳捕集机组中,酸化对环境的贡献分别为1.5×10~(-6)标准当量和1.9×10~(-6)和1.0×10~(-6)标准当量,固体废弃物对环境的贡献分别为2.76×10~(-5)标准当量和3.52×10~(-5)和1.97×10~(-5)标准当量。     

锅炉SCR入口NO_X浓度的控制

某公司锅炉脱硝系统采用空气分级燃烧技术和锅炉尾部烟气脱硝技术。由于空气分级燃烧技术造成炉膛火焰中心上移,影响锅炉飞灰、排烟、CO和减温水量指标,造成锅炉效率下降、增加运行成本。SCR设备运行需消耗液氨,相同脱硝效率下液氨成本取决于烟气量及SCR入口NOx浓度。SCR入口NOx浓度越低消耗的液氨量越少、液氨成本越低,但一味降低SCR入口NOx浓度可能会造成炉效下降幅度过大。为了确定机组NOx的排放浓度,在300MW负荷下对机组进行了不同NOx排放浓度下炉效和液氨总成本的测试,并得出相应经济的配风方式。     

槽式太阳能集热技术用于稠油开采的实验研究

基于太阳能热发电系统中的集热技术,提出将太阳能集热技术用于稠油开采系统的方法,解决常规稠油开采技术中存在的能耗大问题.建立了槽式太阳能集热技术直接产生蒸汽(DSG)稠油开采集成系统,降低油田燃气锅妒的耗气量,在提高稠油开采率的同时降低开采过程中的耗能.针对我国稠油资源分布及开采技术的现状,对DSG系统的控制技术等方面进行了研究.在对槽式太阳能集热技术用于稠油开采可行性及市场分析的基础上,对槽式集热的关键技术发展提出了建议.     

基于热经济学代数模式的太阳能-燃煤机组性能分析

采用热经济学的代数模式,以太阳能辅助某600MW超临界燃煤机组为例。建立了太阳能-燃煤机组系统性能分析评价模型,以系统中的损率、效率和热经济学参数为指标,对太阳能-燃煤机组系统的耗散状态进行研究,并分析了太阳能设计辐射强度以及太阳能单价对该机组发电成本和太阳能集热系统热经济系数的影响,将相关数据绘制成曲线图加以分析。结果表明,引入太阳能辅助能源后,机组的效率为42.51%,煤耗从281.7g/(k W·h)降至268.5g/(k W·h),发电成本降为0.3449元/(k W·h),为太阳能-燃煤机组系统的应用提供了科学性的理论支持。     

耦合碳捕集的水泥窑闪蒸式余热发电系统热力学分析

为实现水泥窑低温废气余热的梯级利用以及烟气的碳捕集,提出了一种新型耦合碳捕集单元的闪蒸式余热发电系统。利用余热发电系统中一级闪蒸饱和蒸汽作为碳捕集单元的供热热源,饱和蒸汽放热后的饱和水可再经二级闪蒸产生补汽进入汽轮机做功。分别利用Aspen Plus软件模拟碳捕集单元,Ebsilon软件模拟余热发电系统,以实现系统的热集成优化,进一步对碳捕集单元进行工艺改进以降低捕碳能耗。同时,从能量和■角度深入分析系统耦合碳捕集单元后的热力性能变化,在此基础上进一步分析捕碳能耗对新系统性能的影响。结果表明：新系统的发电功率为7.452 MW,年捕碳量可达11万t左右;与耦合常规碳捕集的系统相比,新系统的捕碳能耗由3.58 GJ/t降至3.08 GJ/t,循环效率和净发电效率分别提高了0.51百分点和0.9百分点。     

再循环式光-煤互补复合发电系统的热经济状态方程

基于火电机组热力系统的结构特性及其热力特性,运用系统工程观点,提出一种新型再循环式太阳能集热系统与火电机组热力系统的集成方式,建立该再循环式光-煤互补复合发电系统的热经济性状态方程。该方程的结构与复合发电系统的结构一一对应,能从整体上反映出太阳能以及机组辅助汽水进出系统对机组运行热经济性产生的影响及其规律。以300 MW火电机组为例,分析再循环式光-煤互补复合发电系统中太阳能集热系统出口蒸汽替代热力系统各级抽汽的热经济性,结果表明替代蒸汽的运行参数越高,复合发电系统的热经济性越好。     

太阳能集热系统在印染行业的应用

印染是高耗能企业,每年消耗大量蒸汽生产热水。为了减少企业能耗,以某印染厂为例利用太阳能替代部分蒸汽生产热水。结果表明:4 320 m2的太阳能集热系统可生产热水60 000t/a,节约蒸汽3 900 t/a,节约运行成本40.9万元/a,回收期4.6年。同时,对主要的纺织印染城市的太阳能资源研究分析发现:在浙江、江苏、山东等区域,太阳能集热系统的最长回收期不超过6.5年,具有较好的经济和环境效益。     

太阳能CO2热泵联合采暖运行特性研究

介绍一套以太阳能为主,CO2热泵机组为辅助热源的采暖系统。通过建立系统的数学模型,并对一套实际系统的现场测试,验证模型的可靠性。同时,分析太阳集热器面积对CO2热泵机组运行特性的影响。结果表明,在夜间无太阳辐射时,CO2热泵机组的功耗、制热量不随集热器面积的增加而变化;随着日间太阳辐射逐渐变大,功耗、制热量开始逐渐减少;对比集热面积为360m2和0m2时机组的制热系数,在太阳辐射最大的13∶00时,CO2热泵机组的COP提高了26.7%;一天平均提高17.3%;且系统的整体效率随集热器面积的增大也逐渐变大。     

不同地区住宅能耗与太阳能吸收式空调系统匹配性分析与模拟研究

为了满足农村住宅清洁用能的需求,多种形式的能源系统逐渐开始应用于广大的农村地区。随着太阳能集热器集热效率的提高,热驱动机组各项性能不断改善,这样有利于太阳能吸收式空调系统在农村地区的应用。为了研究太阳能吸收式空调系统与农村住宅全年能耗的匹配问题,文章首先建立了DeST住宅模型,然后利用TRNSYS软件建立了太阳能吸收式空调系统模型,最后根据模拟结果对国内不同气候区内农村住宅供热季、供冷季的平均热负荷值,以及全年的能耗进行分析。此外,文章还分析了典型日太阳能吸收式空调系统的运行策略与效果。分析结果表明:在无辅助热源的条件下,太阳能集热器的集热温度会大于80℃,满足空调机组的热驱动温度,因此可以作为太阳能吸收式空调系统的的热源;当启动温度为85℃时,空调机组的制冷量可以达到8 kW,性能系数COP为0.733。     

太阳能辅助沼气化学回热的新型冷热电联产系统模拟分析

提出了一种太阳能辅助沼气化学回热的新型冷热电联产系统,在新系统中考虑了沼气池的热负荷,并通过中温槽式太阳能生产大量水蒸气来构建一种高水碳比的沼气蒸汽重整工艺。基于Aspen Plus仿真软件,分析了水碳比对新系统和参比系统性能的影响。结果表明：在设计点工况下,新系统的发电效率较参比系统提高13.4%;在2个系统供冷量相同的情况下,新系统供热量较参比系统高1 476.69 kW,增幅为110.62%;由于太阳能的引入带来了产电收益,集热温度为170℃时,新系统的太阳能净发电效率最低值(17%)仍高于集热温度为300～400℃时传统槽式太阳能热发电系统的最大发电效率(16%)。     

太阳能集热器与燃煤机组回热系统耦合的性能研究

提出了利用LS-3型抛物面槽式太阳能集热器对燃煤机组凝结水或给水进行辅助加热的两种集成方案,分别对N300-16.67/537/537,N600-24.2/566/566,N1000-25/600/600等3种不同型号的机组进行经济性能评价。研究结果表明:与大容量机组相比,小容量燃煤机组的投资节煤比较大,节煤量较大,投资成本较小;集成系统热经济性随太阳能集热系统辅助加热的凝结水(给水)流量比率的增大而提高,投资节煤比则相反;用太阳能集热器加热给水泵出口到省煤器入口的水,对改善机组热经济性和降低投资成本有利;在太阳能辐射强度1 000 W/m2的情况下,N300-16.67/537/537型机组的流量比率为5%时,节煤率为3.29 g/kWh。     

基于热经济学结构理论的燃气-蒸汽联合循环负熵分析

采用热经济学结构理论建立SGT5-4000F型燃气—蒸汽联合循环的生产结构图,根据"燃料—成本"概念阐述系统各个组件之间的生产关系。从机理上分析设备在三个典型工况下的负熵消耗及火用损产生的原因,采用比负熵、比火用损、火用损率等热经济学指标对系统进行评价。研究表明:燃烧室和余热锅炉在运行中存在较大的不可逆因素,使负熵消耗量较大,分别占系统全部负熵消耗的42. 37%和41. 81%,而余热锅炉和凝结水泵的火用损率较大;提升天然气的预热温度可以减少燃烧室的负熵消耗,提升系统整体的循环效率。     

集成ORC的太阳能辅助燃煤碳捕集发电系统全生命周期分析

基于SimaPro软件,采用ReCiPe Midpoint (H) V1.13方法对传统燃煤机组(方案一)和集成有机朗肯循环(ORC)与太阳能的燃煤碳捕集发电系统(方案二)进行生命周期评价,分析了碳捕集系统再生能耗及碳捕集率对环境影响的敏感性。结果表明：在功能单元所有选定类别的影响得分中,气候变化潜势(CCP)得分最高,臭氧损耗潜势(ODP)得分最低;除CCP外,对于其他影响类别得分,方案二>方案一;对于人体毒性潜势(HTP)得分,煤炭开采和运输阶段贡献最大,而其他影响类别中系统运行阶段的贡献最突出;随着碳捕集率增大,单位电量CCP得分减小,其他环境指标得分增大;随着再生能耗增加,集成系统所有环境影响类别得分均增大。     

基于蒸汽压缩-分流的电厂烟气CO2捕集过程模拟优化

通过Aspen Plus软件建立了 2种基于蒸汽压缩-分流工艺的二氧化碳捕集工艺流程,并模拟研究了富液分流比、压缩机出口压力及分流富液入口位置对系统能耗的影响.结果表明:富液分流比与蒸汽压缩机出口压力存在最佳组合关系,以实现解吸塔顶蒸汽能量的最大回收;2种蒸汽压缩-分流工艺流程能够使单位CO2捕集量的再沸器负荷分别降低...     

钙基吸收剂捕集火电机组烟气中CO_2的热力性能分析

针对燃煤火电机组减排CO2的问题,以某1 000MW超临界机组为例,建立了钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集CO2的系统流程,得到了CO2捕集率与弛放率、钙碳物质的量比和气固分离效率等参数的关系,基于Aspen Plus软件分析了关键参数对系统性能的影响.结果表明:捕集90%CO2和100%SO2使得机组的发电热效率比设计值降低了8.73个百分点;随着弛放率的提高或气固分离效率的降低,固体循环物料质量流量、煅烧能耗和发电热效率均下降;随着CO2捕集率的提高,固体循环物料质量流量和煅烧能耗呈逐渐增大的趋势,但发电热效率则降低.