燃煤-捕碳机组热力系统优化研究

摘要

燃煤电厂通过加装捕碳装置对烟气中的CO2进行捕集，能够有效地降低CO2排放量，实现碳减排目标。但是研究表明，捕碳装置的引入会严重影响机组的热经济性。一方面是由于捕碳系统中吸收剂解吸CO2的过程大量耗能；另一方面是由于捕碳系统的引入增加了机组热力系统的复杂度，致使其参数配置偏离最优。如何提高燃煤-捕碳机组的热经济性成了目前亟待解决的问题。本文参照某1000MW超超临界燃煤机组设计特点，从热力系统集成与优化的角度对燃煤-捕碳机组展开了深入研究。
　　采用基于单乙醇胺(MEA)化学吸收法的燃烧后捕碳技术，以机组抽汽作为解吸热源为捕碳系统中吸收剂的解吸过程提供能量。首先，分析了现役机组捕碳改造过程中所受到的约束和限制，提出了具有针对性的捕碳改造方案并对改造后机组的热经济性进行了分析；其次，针对现役机组捕碳改造中所存在的不足，提出了新建燃煤-捕碳机组热力系统设计方案，建立了该方案下机组的热经济性计算框架及回热系统参数优化模型，并引入自适应权重粒子群算法(AWPSO)进行了优化计算。结果表明：新设计燃煤-捕碳机组的热经济性显著改善，循环热效率比捕碳改造机组相对提高10.7％；自适应粒子群算法收敛快、稳定性好，其优化结果明显优于其它方法，能够适用于燃煤-捕碳机组的热力系统优化设计。
　　采用DSG槽式太阳能集热系统，将太阳能引入到燃煤-捕碳机组，以太阳能作为解吸热源为捕碳系统中吸收剂的解吸过程提供能量。首先，提出了太阳能集热系统、捕碳系统、机组热力系统三者之间集成的四种不同方案。其次，以某1000MW超超临界燃煤机组为例，对四种不同的集成方案进行了分析评价，计算了对应集成方案下的机组热经济性和技术经济性。结果表明：当取代8＃低压加热器，由5#低压加热器出口返回疏水的集成方案时，机组具有最佳的热经济性和技术经济性，集成效果最优。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第 1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要研究内容

第 2章 热力系统设计方法

2.1 传统设计方法

2.2 智能优化算法

2.3 本章小结

第 3章 燃煤-捕碳机组热力系统优化设计

3.1 捕碳系统工艺流程

3.2 现役机组捕碳改造

3.3 新建燃煤-捕碳机组热力系统

3.4 结果分析

3.5 本章小结

第 4章 太阳能辅助燃煤-捕碳机组优化集成

4.1 我国利用太阳能的条件

4.2 太阳能集热系统及其应用

4.3 太阳能辅助燃煤-捕碳机组

4.4 太阳能辅助燃煤-捕碳机组特性分析

4.5 本章小结

第 5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢