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燃烧后碳捕捉火电厂的运行热经济性研究

作　者: 李京茂
导　师: 陈海平
学　校: 华北电力大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 碳捕捉与封存 乙醇胺 热经济性 成本分析
分类号: TM621
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着世界经济的发展,人类对化石燃料的需求越来越大,使得有害物质的排放日益增多,由此引发的气候和环境问题日益严重。其中二氧化碳等温室气体的大量排放导致温室效应加剧,电力生产时二氧化碳的一个集中排放源,控制和减缓电力生产中的二氧化碳排放对于解决全球变暖具有重要的意义。二氧化碳燃烧后捕捉是从燃烧后的烟气中吸收、分离并储存二氧化碳。跟传统电厂相比,整个电厂结构和热力系统会有所变化,烟气流程增加了脱硫、除尘、吸收、再生等过程,对应增加了吸收塔、再生塔、再沸器等设备;导致煤耗、热效率等热经济性指标发生变化。本文以采用燃烧后碳捕捉方式的电厂为主要研究对象,对其进行热经济性分析。首先利用Aspen软件对二氧化碳吸收和再生进行模拟,得到捕捉每吨二氧化碳的能耗,然后基于节能理论构建热经济性分析模型,对电厂加装碳捕捉装置后进行热经济性分析,并分别以300MW和600MW机组为例进行分析,得出不同碳捕捉率情况下机组热经济性变化态势,同时比较了同一机组不同工况下因加装碳捕捉装置而产生的热经济性变化,并绘制了热经济性变化曲线图,在数和形上展示了机组热经济性变化情况,也为碳捕捉电厂的建设和运行提供了一定的理论依据,从而对CCS电厂做更进一步和更全面的的评价。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
    1.1.1 温室效应与温室气体  10
    1.1.2 能源利用与CO_2 减排  10-11
  1.2 CO_2 捕获与填埋  11-13
    1.2.1 燃烧前捕捉技术  11-12
    1.2.2 富氧燃烧技术  12
    1.2.3 燃烧后碳捕捉技术  12-13
  1.3 课题研究的主要目的和内容  13-15
第2章 火电厂CO_2捕捉系统的组成及其特性分析  15-23
  2.1 系统流程  15
  2.2 CO_2 捕捉系统的主要设备  15-16
    2.2.1 吸收塔  16
    2.2.2 再生塔  16
    2.2.3 再沸器  16
  2.3 电站锅炉尾部烟气成分及特点  16-17
  2.4 吸收剂的选择及其种类  17-20
    2.4.1 选择吸收剂的原则  17
    2.4.2 当前常用的CO_2 吸收剂  17-18
    2.4.3 胺法吸收原理  18
    2.4.4 有机胺吸收剂比较  18-19
    2.4.5 单乙醇胺吸收剂  19-20
  2.5 传质机理  20-22
    2.5.1 对流传质系数  20
    2.5.2 吸收塔分析  20-21
    2.5.3 物料平衡分析  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第3章 电厂CO_2捕捉系统模拟  23-35
  3.1 Aspen Plus 模拟软件简介  23-24
    3.1.1 Aspen Plus 模拟软件特点  23-24
    3.1.2 Aspen 模拟软件应用步骤  24
  3.2 基于MEA 溶液吸收烟气二氧化碳流程的模拟  24-34
    3.2.1 基本流程  24-25
    3.2.2 模拟的基本前提  25
    3.2.3 吸收过程中基本模型的选择  25-27
    3.2.4 物性方程的选择  27-29
    3.2.5 模拟示例  29-30
    3.2.6 物流参数分析  30-31
    3.2.7 模拟结果  31-34
  3.3 本章小结  34-35
第4章 燃烧后碳捕捉型火电机组热经济性分析  35-52
  4.1 热力系统分析理论概述  35
    4.1.1 等效焓降法  35
  4.2 热力系统分析中的基本概念  35-39
    4.2.1 回热系统的加热器类别  36
    4.2.2 热力参数的定义  36-37
    4.2.3 热经济性状态方程  37
    4.2.4 新蒸汽作功量  37-38
    4.2.5 抽汽等效焓降  38
    4.2.6 循环热效率相对变化  38-39
  4.3 应用举例  39-46
    4.3.1 300MW 机组回热系统  39-40
    4.3.2 碳捕捉系统能耗特性分析  40-41
    4.3.3 锅炉参数及煤质特性  41
    4.3.4 THA 工况下碳捕捉分析  41-43
    4.3.5 75%THA 工况下碳捕捉分析  43-44
    4.3.6 50%THA 工况下碳捕捉分析  44-45
    4.3.7 变工况下碳捕捉比较  45-46
  4.4 600MW 机组碳捕捉热经济性分析  46-51
    4.4.1 600MW 机组煤质特性及锅炉参数  46
    4.4.2 600MW 机组回热系统  46-47
    4.4.3 THA 工况下碳捕捉分析  47-48
    4.4.4 75%THA 工况下碳捕捉分析  48-49
    4.4.5 50%THA 工况下碳捕捉分析  49-51
  4.5 本章小结  51-52
第5章 火电厂二氧化碳脱除成本分析  52-61
  5.1 总成本构成  52-54
    5.1.1 设备成本C_1  52-53
    5.1.2 运行成本C_2  53-54
  5.2 300MW 机组碳捕捉成本分析  54-57
    5.2.1 300MW 机组100% THA 工况成本分析  54-55
    5.2.2 300MW 机组75% THA 工况成本分析  55
    5.2.3 300MW 机组50% THA 工况成本分析  55-56
    5.2.4 300MW 机组三种工况下成本比较  56-57
  5.3 600MW 机组碳捕捉成本分析  57-60
    5.3.1 600MW 机组100% THA 工况成本分析  57-58
    5.3.2 600MW 机组75% THA 工况成本分析  58-59
    5.3.3 600MW 机组50% THA 工况成本分析  59-60
  5.4 本章小结  60-61
第6章 结论与展望  61-62
参考文献  62-65
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果  65-66
致谢  66-67
详细摘要  67-77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 发电厂 > 火力发电厂、热电站
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