600MW微富氧燃烧煤粉锅炉技术经济性分析

摘要

富氧燃烧技术是减排燃煤火电厂产生CO2最有应用前景的技术之一,而由于空分制氧导致了其经济性的大幅下降。为了寻求一种投资能耗低,经济性好的火电厂CO2减排技术,本文定义了微富氧燃烧技术。微富氧燃烧技术用空气替代富氧燃烧中一部分纯氧来完成煤的燃烧,烟气中CO2的体积分数为30％-40%左右,采用PSA(Pressure Swing Adsorption)技术分离该燃烧方式下烟气中CO2。
　　 以600MW煤粉锅炉为例,对其富氧及微富氧燃烧干湿烟气循环方式下炉内气体组分及理论燃烧温度等进行了研究;从能量平衡角度出发,进行富氧及微富氧燃烧模式下辐射与对流受热面的重新优化;用前苏联73标准中气体辐射模型研究了各燃烧方式干湿烟气循环下烟气中三原子气体的发射率,并分析了其与基准模型间的最大误差;用经济学成本分析的方法对微富氧燃烧+PSA脱碳系统进行了经济性分析,并与富氧燃烧脱碳系统进行了对比;以能量匹配为基础,对原锅炉富氧及微富氧燃烧方式下炉内受热面进行了重新优化。
　　 微富氧燃烧方式下单位时间内所需纯氧量与循环烟气量均比富氧燃烧低,因此空气分离装置及循环风机的投资与能耗降低。考虑CO2产品收益成本时,当微富氧燃烧方式下空氧比例为2-3时,微富氧+PSA脱碳系统比富氧燃烧在CO2的减排应用中更经济。且与富氧燃烧相比,优化设计后微富氧燃烧锅炉对锅炉本体改动较小,因此更适合现有煤粉炉改造。