O2/H2O和O2/CO2富氧燃烧方式下燃煤电站的模拟比较分析

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O2/H2O富氧燃烧被认为是下一代新型的富氧燃烧技术，在这种燃烧方式下，煤粉在纯氧和水蒸气气氛下燃烧，燃烧产生的烟气中主要含有水蒸气和 CO2，通过简单的冷凝就能得到富含高浓度 CO2的烟气。不同于O2/CO2富氧燃烧，O2/H2O富氧燃烧系统通过回收烟气冷凝水来调节炉膛温度，避免了烟气循环造成杂质气体的富集，并降低了锅炉系统的耦合性。但是为证明此新型富氧燃烧技术的应用前景，需要对新型O2/H2O富氧燃烧与传统的O2/CO2富氧燃烧进行初步比较，通过效率分析和(火用)分析对其经济型和系统差异做出评价。
　　本文选取国内一600MW燃煤电站作为比较的基础，使用Aspen Plus对此燃煤电站系统进行O2/H2O富氧燃烧和O2/CO2富氧燃烧改造。由于目前国内外缺乏这两种富氧燃烧方式比较的相关研究，本文参考 Rodewald等人在对传统 O2/CO2富氧燃烧与传统空气燃烧电站系统进行比较时所采用的方法，在建立这两种富氧燃烧方式下的电站系统模型时采用相同的边界条件，即相同的耗煤量、耗氧量、相同的绝热火焰温度。在建立模型过程中，由于传统空气燃煤电站系统不参与比较，不再单独建立此系统；由于目前有关O2/CO2富氧燃烧技术的研究较为成熟，故采用其经典研究成果优先建立此富氧燃烧方式下的系统模型；参照O2/CO2富氧燃烧系统模型计算得到的绝热火焰温度，确定O2/H2O富氧燃烧方式下注入炉膛水蒸气量。在两种富氧燃烧系统模型建立后，对这两系统模型之间的差异进行详细的(火用)分析，并根据(火用)分析结果对O2/H2O富氧燃烧系统模型提出可能的优化方法。
　　模拟结果表明，相同边界条件下O2/H2O富氧燃烧系统中主蒸汽和再热蒸汽量相比 O2/CO2富氧燃烧系统降低了0.84％。效率分析和(火用)分析发现，相同边界条件下O2/H2O富氧燃烧系统的热效率和(火用)效率比O2/CO2富氧燃烧方式分别下降了0.16%和0.153%，O2/H2O富氧燃烧炉膛中显著增加的(火用)损失是系统效率下降的直接原因。优化分析主要针对O2/H2O富氧燃烧方式中(火用)效率下降较大的炉膛和空气预热器。优化结果表明当注入炉膛水蒸气减少到9.309kmol/s，或空气预热器将注入炉膛水蒸气加热到134℃时，O2/H2O富氧燃烧锅炉可以生产出与O2/CO2富氧燃烧方式相同的合格蒸汽量，但是第一种优化方法会造成 O2/H2O富氧燃烧方式的绝热火焰温度增大135.8K，第二种优化方法会使绝热火焰温度增加10K。

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作者
盛磊;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科新能源科学与工程
授予学位硕士
导师姓名刘小伟;
年度 2015
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类火力发电厂、热电站;燃料与燃烧;
关键词
燃煤电站; 富氧燃烧; 水蒸气量; 火焰温度; 效率分析;

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