燃煤发电机组CO_2排放量测算和碳减排分析

以300 MW、600 MW、1000 MW燃煤纯发电机组为例,阐述燃煤电厂CO_2排放量的测算方法,并测算出2011年至2015年机组CO_2排放量。通过对飞灰含碳量、脱硫效率等因素的研究,分析碳减排的可能性。研究发现,2011年至2015年机组从300 MW到600 MW、1000 MW时,碳氧化率分别提高了0.58%、0.80%。煤粉燃烧CO_2产生量约占机组CO_2总排放量的98%。其中飞灰含碳量是影响机组燃煤碳氧化率、燃煤总量和燃煤CO_2排放量的主要因素。对于300 MW机组,飞灰含碳量从2014年的4.39%减至2.22%时,碳氧化率提高了1.72%,发电煤耗降低了1.29%,这样可节约原煤12000 t,CO_2减排约21000 t。     

O2/CO2燃煤锅炉机组与传统燃煤锅炉机组的差异

为了减少燃煤电厂的CO2排放量,由此发展了O2/CO2燃烧技术。该技术建立在常规燃煤锅炉基础上,但是与常规锅炉在燃烧特性及设备要求上又有所不同。本文从O2/CO2锅炉添加的设备、传热特性及对机组设备的要求等方面简要介绍了2种燃烧技术的差异。     

燃煤排放二氧化碳几种计算方法工程应用探讨

推导出物料平衡计算法、标煤折算计算法、发热量推算含碳量计算法及排放系数计算法等方法计算燃煤CO_2污染物排放量,公式无约束条件,可简捷、快速地计算CO_2污染物排放量。经类比工程应用,各计算方法核算燃煤CO_2排放量及误差分析比较:推导的含碳量计算公式计算燃煤含碳量、折算CO_2排放量误差较小,标煤折算法及排放系数计算法计算CO_2排放量误差比较大;物料平衡计算法计算CO_2公式是唯一准确的标准计算方法,其计算结果准确、可靠;可为火电工程设计制定CO_2污染物计算规范及依据参考,可供工程设计、环境保护监管部门、电厂管理人员借鉴。     

基于熵分析的不同煤种对富氧燃烧锅炉的影响

分别应用传统成本经济学与熵方法对富氧燃烧锅炉燃用不同煤种时的经济性进行了计算分析。基于传统成本经济学方法的富氧燃烧燃用不同煤种时,在不考虑碳出售时供电成本是由燃煤成本决定的,而考虑碳出售时则需考虑燃煤成本与碳出售的综合影响;基于熵方法的富氧燃烧锅炉燃用不同煤种时,通过燃烧过程熵产和传热过程熵产来计算锅炉的内部不可逆损失造成的熵产。综合2种分析方法表明,富氧燃烧锅炉燃用某单一煤种都不是最佳选择,只有掺混使用不同煤种才能达到最佳经济性。     

燃煤发电机组碳排放折算方法研究与应用

为掌握燃煤过程涉及的各系统对燃煤供电碳排放强度的影响程度，提出一种将燃煤供电碳排放强度折算到各系统的方法，即根据煤的单位质量含碳量和碳氧化率，计算机组单位标准煤耗的CO2生成系数，然后结合各系统能量利用状况对供电煤耗进行分解，将与各系统能损相对应的煤耗分解量换算为碳折算强度。以某330 MW燃煤机组为例，在58%负荷、74%负荷和89%负荷3个稳定工况下，通过折算得到燃煤供电碳排放强度在各系统中的折算分布和随工况变化的规律。结果表明:燃煤供电碳排放强度与机组负荷之间呈负相关；对燃煤供电碳排放强度影响较大的系统依次为汽轮机系统、厂用电系统和锅炉系统；锅炉系统碳折算强度主要由排烟热损失、散热损失和固体不完全燃烧损失造成。     

O_2/CO_2燃烧气氛下中间储仓式制粉系统热力计算

富氧燃烧技术是目前新建和在役燃煤电站锅炉最有竞争力的CO_2捕集技术。本文以35MW_(th)富氧燃烧示范电站项目为依托,探寻适合富氧燃烧技术的中间储仓式制粉系统的热力计算方法,并与空气气氛下的计算方法及结果进行对比,为富氧燃烧技术的商业化应用提供设计参考。     

国内燃煤锅炉富氧燃烧技术进展

富氧燃烧技术在CO₂减排捕集方面的优势使其在近年来燃煤锅炉领域受到重点关注。本文从富氧燃烧对燃煤锅炉燃烧、传热和污染物排放特性的影响方面,对近年来燃煤锅炉富氧燃烧技术的理论研究进展进行阐述,并对近年来富氧燃烧在传统煤粉锅炉和循环流化 床（CFB）锅炉两个工艺路线的应用进展进行了总结,认为基于氧/燃料双向分级的富氧燃烧着火、传热与污染抑制,基于加压富氧燃烧的CFB燃烧、传热和污染抑制,富氧燃烧工业示范装置自动控制,以及富氧燃烧系统集成优化是燃煤锅炉富氧燃烧技术的研究难点和重点。今后除了在成本最大的制氧技术上寻求技术突破以外,还需要在分级富氧燃烧、加压富氧燃烧以及系统集成优化等方面进行深入研究。     

应用微波技术测量飞灰含碳率

锅炉飞灰合碳率是燃煤炉的主要运行经济技术指标之一,是指导锅炉燃烧、评价燃烧优劣的依据,也是开展劳动竞赛计算锅炉效率不可少的原始数据。长期以来,测定飞灰合碳率的方法,一直沿用重量灼烧法,即将一定重量的飞灰在高温下完全燃烧,按燃烧前后的重量差求得飞灰含碳率。显然,等得到飞灰合碳率数值时,早已时过境迁,不能用来指导燃烧调节。为了节能的需要,人们迫切希望能有一种正确可靠的飞灰合碳率连续实时测定仪。早些年曾有人试制过电容法     

600MW煤粉/生物质富氧燃烧锅炉热力特性分析及优化

富氧燃烧技术是燃煤CO2减排最有应用前景的技术之一。煤粉/生物质富氧下的混燃,不仅可以实现CO2的零排放,更是由于生物质的引入相当于实现大气中CO2的捕集而具有重要的应用价值。以某600MW煤粉炉为例,进行了煤粉/生物质富氧燃烧的热力特性分析和锅炉结构优化设计,并与空气燃烧下各性能参数进行了对比。结果表明:富氧燃烧下,烟气量、锅炉效率和燃煤量随着生物质输入热量的增加均略有降低;相比空气燃烧,富氧燃烧下单位时间烟气量减少,燃煤量减少,锅炉辐射换热增强,对流换热量降低。优化设计后富氧燃烧下锅炉主体尺寸减小,受热面布置发生较大变化。     

四角切圆锅炉在O_2/CO_2气氛下燃烧特性数值模拟

利用Fluent软件对330 MW机组四角切圆煤粉锅炉常规燃烧和富氧燃烧进行了数值模拟研究,对比分析了不同工况下炉膛中心温度、辐射力、O_2分布、CO浓度、NO_x浓度之间的差异。结果表明:在富氧燃烧时,当O_2体积分数为21%时,炉内的燃烧温度总体要低于常规空气气氛下的燃烧温度,即辐射力低于常规空气气氛,燃烧排放的CO_2浓度远远高于常规燃烧,NO_x生成量较常规燃烧也有一定程度降低;在富氧条件下,随着φ(O_2)/φ(CO_2)增加,炉内煤粉燃烧得到强化,燃烧速度加快,中心温度提高,辐射强度增大,NO_x生成量增多,烟气中CO_2浓度就越大,越易于收集利用。     

富氧燃烧锅炉辐射传热特性数值模拟研究

为研究富氧燃烧与空气燃烧锅炉之间的辐射传热特性差异,并为设计或改造新型富氧燃烧系统提供所需的理论指导,对2种燃烧方式下的炉膛流场与传热分布特性进行了数值模拟研究。首先对富氧燃烧数值模拟采用改进灰色气体加权和（WSGG）模型计算气体吸收系数的必要性进行了探讨,并将Johansson WSGG模型结合进入燃煤锅炉的CFD模型框架内,使CFD数值模型适用于富氧燃烧的辐射传热计算。在此基础上对某330 MW机组锅炉分别采用干、湿烟气再循环富氧燃烧方式及空气燃烧方式的炉膛流场与传热分布特性等进行了对比分析。结果表明:在锅炉煤量、入口气体质量流量和氧量皆相同情况下,不同燃烧方式间燃烧烟气成分及物性的差异使富氧燃烧与空气燃烧锅炉在流场、温度与炉膛传热分布等方面皆呈现出较明显的差异;富氧燃烧烟气中所富含的CO2和H2O的比热容高于N2,使采用湿烟气循环方式富氧燃烧锅炉炉膛的整体温度和吸热量明显低于空气燃烧;同时,由于CO2的密度高于N2,富氧燃烧锅炉的整体流速低于空气燃烧锅炉,并影响了炉内的温度与传热分布。在设计富氧燃烧系统或改造现有空气燃烧系统时应考虑富氧燃烧与空气燃烧锅炉在炉膛流场与传热方面的差异,合理安排锅炉的传热分布,避免或减少锅炉受热面的改动。     

中国煤粉富氧燃烧的工业示范进展及展望

富氧燃烧技术是最具潜力的燃煤电厂大规模碳捕集技术之一.在简要介绍国内外富氧燃烧技术的研发示范进展的基础上,系统地回顾了近年来应城35MW富氧燃烧工业示范项目的研究成果,包括燃烧特性、传热特性、锅炉效率、污染物排放与脱除、运行控制以及经济性等,总结了示范项目的经验与教训.富氧燃烧碳捕集工业示范电厂的成功运行,标志着该技术...     

燃煤火力发电机组与钙基CO_(2)捕集系统的一体化设计与分析EI北大核心CSCD

燃煤机组捕集CO_(2)对于我国“双碳”目标的实现至关重要。将燃煤发电机组和钙基碳捕集系统进行一体化集成,改造锅炉受热面布置与热力系统的配置,可提升系统能量集成度;分别构建基于蒸汽朗肯循环(steam rankine cycle,SRC)和SCO_(2)-蒸汽联合循环(SCO_(2)-steamcombinedcycle,CSCC)的发电、碳捕集一体化系统,利用?方法和热效率法计算其热力性能,基于平准化发电成本和碳捕集成本评价其经济性。结果表明,CSCC一体化系统?效率为39.05%,捕集CO_(2)造成的?效率损失为3.91%;利用SCO_(2)替代水蒸汽回收碳捕集系统余热能够减少?损失,使得CSCC一体化系统性能优于SRC一体化系统;CSCC一体化系统的平准化发电成本为654.9元/(MW·h),碳捕集成本为135.1元/t CO_(2)。一体化系统可实现燃料化学能和碳捕集余热的一体化协同转化和高效利用,并能降低碳捕集成本。     

上海石化热电厂烟气脱硫技术特点

上海石化热电厂属市重点耗能大户,燃烧产生的烟气排放量很大。为了控制、削减SO2排放量,达到环保排放要求,热电厂近年来实施了一系列有效的脱硫技术。在简介国内外常见脱硫方法的基础上,分别介绍了该厂采用的循环流化床锅炉(CFB)脱硫工艺和燃煤锅炉烟气石灰石—石膏法(FGD)脱硫工艺的原理、技术特点,并介绍了两种工艺各自的脱硫效果。     

漏风对富氧煤粉燃烧锅炉烟气成分的影响

在干烟气再循环方式下,以某超临界600MW机组富氧煤粉燃烧锅炉为研究对象,分别对富氧煤粉燃烧锅炉在不同负荷、不同漏风系数的条件下,锅炉烟气成分的变化进行了计算和分析。结果表明:在漏风系数一定的条件下,随负荷的增加CO2浓度呈上升趋势,N2、O2浓度呈下降趋势;而漏风系数增加时,烟气中各成分的体积分数变化明显。因此,对富氧煤粉燃烧锅炉密封系统的严密性要求高于常规锅炉。     

广东CO_2排放量影响因素分析及峰值预测

为分析广东CO_2排放量的影响因素并预测CO_2排放量峰值,综合考虑能源结构、能源效率、人口和经济规模等因素,采用对数平均迪式指数法(logarithmic mean weigh division,LMDI)分析1990—2014年广东单位GDP CO_2排放量的影响因素;并将2010年广东单位GDP CO_2排放量的影响因素与其他省份的进行区域间对比分析,再采用环境库兹涅茨曲线对广东CO_2排放量峰值进行预测。结果表明,与其他省份相比,广东单位GDP CO_2排放量整体上较低,重工业能源利用效率大幅度提高是最重要原因,且重工业经济产出对单位GDP CO_2排放量的影响逐年下降;同时,能源利用从依靠煤炭、石油向多种能源转变是推动单位GDP CO_2排放量下降的重要原因;在当前的低碳政策下,于2020年可以达到人均CO_2排放量峰值。最后针对存在问题提出相应的政策建议。     

基于动态自适应粒子群算法的二次再热燃煤–捕碳机组热力系统优化设计

为了降低化学吸收法捕集CO_2对燃煤–捕碳机组热经济性的削弱作用,以某660MW二次再热机组为例,设计了一种带捕碳汽轮机的改进二次再热燃煤–捕碳热力系统集成型式;推导了该系统的通用性热经济性计算框架并建立了系统参数优化模型。应用动态自适应粒子群算法优化计算表明:改进设计的燃煤–捕碳机组与常规燃煤–捕碳机组相比,热经济性和减排效果明显提高,供电标准煤耗率下降了12.21g/(kW×h),CO_2排放率下降了4.07g/(kW×h);与未捕碳机组相比,CO_2排放率下降了576.15g/(kW×h)。捕碳汽轮机可以有效减少热力系统的损失,对二次再热燃煤–捕碳机组具有显著的降耗效应。     

沸腾燃烧技术用于电站燃煤锅炉的探讨

迄今为止,我国电站大型燃煤锅炉的燃烧方式几乎全部都是采用煤粉的悬浮燃烧,较小容量的锅炉有采用层燃及部分悬浮燃烧的。沸腾燃烧方式尚未得到推广,至今,我国用于发电的最大的沸腾炉是1979～1981年投产的130t/h的锅炉。究其原因,是由于投产的沸腾炉存在的一些缺点尚未得到有效地克服,人们认为它的燃烧效率低,对于埋管的磨损严重,不能保证电厂的安全、经济运行,从而妨碍了沸腾燃烧在电站燃煤锅炉上的推广应用。     

电站燃煤锅炉掺烧生物质技术

中国未来很长一段时期内仍将以燃煤发电为主。采用生物质与煤混合燃烧技术,即可以达到经济上的合理性,又可以降低锅炉排放物的浓度。目前混燃技术大体上可分为以下三种形式:直接混燃、平行混燃、和间接混燃。前两种混燃方式设备改造成本低,技术成熟,在欧美已经有广泛运用。而作为间接混燃的生物质气化方式除具有CO_2零排放、低硫、低氮等常规生物质燃料的优点外,还具有生物质燃料适用范围广、可以脱除生物质燃料中大部分的碱金属和氯元素、降低煤的燃烧过程中的NOx排放的优点。这种方式可以应用于现有不同容量电站燃煤锅炉,并且对现有锅炉改动甚小,运行灵活性高。我国生物质资源巨大,因此研发产气量大、热值高的大型生物质气化炉是高效利用生物质资源的有效途径。     

墙式切圆锅炉分级富氧燃烧对NO_x生成量影响的数值模拟

针对某电厂超临界660 MW机组墙式切圆燃煤锅炉,通过在空气分级燃烧技术上运用富氧燃烧的方法,对炉内温度场以及NO_x排放特性进行了数值模拟研究。结果表明:在25%、28%、30%富氧工况下,30%富氧工况表现出与电厂实际空气工况运行下良好的一致性,且炉膛火焰充满度更好,比采用空气分级燃烧稳定;再循环烟气中高摩尔分数的CO_2与煤焦反应加剧了还原性气氛,且煤粉气流在还原区停留时间的增大提高了NO_x污染物向N_2的转化,减少了NO_x生成量;墙式切圆燃烧煤粉锅炉采用分级富氧燃烧后炉膛出口NO_x生成量由原来的236 mg/m~3降低为125 mg/m~3,较空气分级燃烧降低了47.03%。