煤基燃料-氧-水蒸气燃烧零排放系统Aspen Plus模拟

摘要

化石能源的使用为人类提供动力的同时也带来了环境污染的问题，能源的利用不仅要高效更要清洁。煤基-氧-水蒸气燃烧的二氧化碳近零排放发电系统（Oxy-Coal Combustion Steam System ofNear-ZeroEmissions，OCCSS,OCCSS）是一种新的发电模式，可以同时满足煤炭的高效利用和控制二氧化碳排放。作为一个新型发电系统，燃烧的组织方式和做功的工质都与传统电厂不同，本文对OCCSS系统整体建立模型，模拟计算系统的发电效率证明新系统的可行性和优势，并研究燃烧室压强、燃料配比对系统性能的影响，得到系统静态特性的变化规律，对技术发展方向具有参考价值。
　　本文使用流程模拟软件Aspen Plus建立系统的整体模型，模拟计算了系统的净发电效率，并与传统锅炉电厂和第三代富氧燃烧技术进行了对比分析，证明了OCCSS发电系统的净效率高于传统锅炉和富氧燃烧技术，在技术上具有明显优势。对两种不同煤处理方式的OCCSS系统也分别进行了建模计算，结果表明基于超净煤的OCCSS系统比基于煤气化的OCCSS系统具有更高的发电效率。
　　对基于超净煤的OCCSS发电系统的进行了系统静态特性研究，系统净发电功率随气体发生器和＃1再燃室压强的增加而上升，随＃2再燃室压强的增加，系统净效率先上升后下降。当燃料配比发生变化时，若配比增大的燃烧室在配比减小的燃烧室之前，则系统的净效率上升，反之下降。
　　对基于煤气化的OCCSS发电系统同样进行了系统的静态特性研究，与超净煤系统不同的是：气体发生器压强增大时，系统净发电功率先上升后下降；系统净功率的波动幅度小于超净煤系统，系统更加稳定。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2 CO2零排放系统的国内外研究现状

1.2.1 IGCC技术

1.2.2 ZECA发电系统

1.2.3 HyPr-Ring发电系统

1.2.4 CES发电技术

1.2.5 富氧燃烧技术

1.2.6 其他CO2零排放技术

1.2.7 OCCSS发电系统

1.3Aspen Plus软件介绍

1.3.1Aspen Plus软件建模过程：

1.3.2Aspen Plus的具体应用

1.3.3Aspen Plus在本研究中的应用

1.4研究目标及内容

1.4.1研究目标

1.4.2研究内容

1.4.3逻辑关系框图

第2章 发电系统模型的建立与计算

2.1单元模型建立

2.1.1空分单元

2.1.2煤处理单元

2.1.3燃烧、再燃、透平组合单元

2.1.4冷凝单元和CO2回收单元

2.2系统整体模型的建立

2.3模拟计算

2.3.1物性方法

2.3.2初始条件

2.3.3系统可靠性验证

2.3.4系统效率对比

2.4本章小结

第3章 超净煤OCCSS系统发电效率影响因素的研究

3.1气体发生器压强对系统特性的影响

3.2再燃室压强对系统特性的影响

3.2.1调节#1再燃室压强

3.2.2调节#2再燃室压强

3.3燃料配比对系统特性的影响

3.3.1调节#1再燃室和#2再燃室燃料配比

3.3.2调节气体发生器和#2再燃室燃料配比

3.3.3调节气体发生器和#1再燃室燃料配比

3.4本章小结

第4章 煤气化OCCSS系统发电效率影响因素的研究

4.1气体发生器压强对系统特性的影响

4.2再燃室压强对系统特性的影响

4.2.1调节#1再燃室压强

4.2.2调节#2再燃室压强

4.3燃料配比对系统特性的影响

4.3.1调节#1再燃室和#2再燃室燃料配比

4.3.2调节气体发生器和#2再燃室燃料配比

4.3.3调节气体发生器和#1再燃室燃料配比

4.4本章小结

结论

参考文献

声明

致谢