基于碳捕集的太阳能-燃煤机组热力系统性能研究

【摘要】：我国是以化石燃料为能源消耗主力的发展中国家,就2012年《中国能源发展报告》显示,2011年我国的煤炭消费量为34.25亿吨,占一次能源消耗总量近七成,远远高于世界平均比重。就环境而言,大量的燃煤带来的是超负荷的碳氮硫氧化物,这使得本已污染的大气环境形势更加严峻,严重破坏了我们所生存的环境。据国际环保组织数据,相较二十年前世界气温已上升0.75℃,其罪魁祸首即二氧化碳的超标排放。我国二氧化碳的排放量占全球排放总量的23.7%,其中,随锅炉烟气排入环境的约占其总和的30%。故对我国而言,烟气脱碳已是降低环境中二氧化碳含量的有效途径。近些年,许多国家都将碳捕集技术作为研究重点,就其可行性、集成方案、供热源、热经济性等方面做了不少探究。目前,就国内外学者对燃煤机组碳捕集技术的研究现状来看,燃烧后碳捕集的方法主要有四种:吸收法、吸附法、低温法、膜分离法。其中吸收法研究较多,技术也相对成熟。吸收剂的选择以乙醇胺为主,再生塔的供能途径以汽轮机抽汽为研究重点,即富液解吸所需的能量由汽机抽汽来提供。但随着碳捕集率的提高,大量抽汽势必会影响汽轮机的热效率,降低出力;且碳捕集环节还会引起耗功的增加,即加大了锅炉的燃煤量。因此,本文提出了利用太阳能作为热源为碳捕集系统供能。文中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,分析了碳捕集率对集成系统热经济性的影响,计算了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,并将相关数据绘制成曲线图加以对比分析。 【关键词】：太阳能 碳捕集率 热效率 热经济性指标
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 碳捕集技术研究现状11-14
• 1.2.1 CO2捕集11-13
• 1.2.2 CO2的封存及资源化利用13-14
• 1.3 抽汽作为脱碳热源的研究进展14-15
• 1.4 太阳能作为脱碳热源的研究现状15-16
• 1.5 论文的主要工作及结构安排16-19
• 1.5.1 论文的主要工作16-17
• 1.5.2 论文的结构安排17-19
• 第2章 太阳能集热技术19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 我国太阳能的利用19-20
• 2.3 太阳能辐射强度计算20
• 2.4 集热器简介20-21
• 2.5 槽式太阳能集热器蒸汽产生系统21-23
• 2.5.1 双循环蒸汽产生系统22
• 2.5.2 瞬间蒸汽产生系统22
• 2.5.3 直接蒸汽产生系统22-23
• 2.6 槽式太阳能集热器热效率计算23-24
• 2.7 本章小结24-25
• 第3章 基于MEA的碳捕集系统能耗特性分析25-31
• 3.1 引言25-26
• 3.2 吸收剂的选择26-27
• 3.2.1 吸收剂的选择原则26
• 3.2.2 醇胺法碳捕集常用的溶剂26-27
• 3.3 基于MEA溶液的CO2吸收机理27
• 3.3.1 反应机理27
• 3.3.2 二氧化碳吸收工艺流程27
• 3.4 再生能耗计算模型27-29
• 3.4.1 显热27-28
• 3.4.2 反应热28
• 3.4.3 再生气带走的热量28
• 3.4.4 系统解吸能耗28-29
• 3.5 碳捕集率对再生能耗的影响29
• 3.6 MEA质量分数对再生能耗的影响29-30
• 3.7 本章小结30-31
• 第4章 基于碳捕集的太阳能-燃煤机组集成系统研究31-43
• 4.1 引言31
• 4.2 太阳能辐射强度的确定31-35
• 4.3 基于碳捕集的火电厂蒸汽流程系统35
• 4.4 太阳能热作为碳捕集的热源35-39
• 4.4.1 集成方案研究35-36
• 4.4.2 集成方案热经济性评价指标36-38
• 4.4.3 集成方案热经济性研究38-39
• 4.5 不同集成方案的比较分析39-42
• 4.6 本章小结42-43
• 第5章 太阳能-燃煤机组碳捕集系统技术经济性分析43-48
• 5.1 引言43-44
• 5.2 技术经济学评价指标44-46
• 5.2.1 发电成本44
• 5.2.2 碳减排成本44-45
• 5.2.3 碳税收45-46
• 5.2.4 碳出售46
• 5.3 在现阶段煤价的基础上对集成系统进行经济性分析46-47
• 5.4 二氧化碳的回收和利用47
• 5.5 本章小结47-48
• 第6章 结论与展望48-50
• 6.1 主要结论48
• 6.2 对未来的展望48-50
• 参考文献50-53
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果53-54
• 致谢54

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