基于Aspen plus的煤气化链式燃烧整体联合循环模拟研究

论文摘要

人类活动产生温室气体CO2的最大来源是煤、石油和天然气等化石燃料燃烧,所以研究这些化石燃料的充分利用和CO2零排放对能源和环境都有着非常重要的意义。本文以水煤浆为燃料,NiO/NiAl2O4为氧载体,基于Aspen plus软件对新型煤气化链式燃烧联合循环系统进行研究,实现燃煤发电的高效近零排放。针对以水煤浆为燃料,氧载体为NiO/NiAl2O4,基于Aspen plus软件对新型煤气化链式燃烧联合循环系统按照模块化分析方法对其中的增压气流床水煤浆气化炉、CLC（化学链燃烧）、GT（燃气轮机）、HRST（余热锅炉）汽水循环分别建模研究。分别讨论选取气化部分主要参数----气化压力和温度及水煤比,CLC部分主要参数----燃料反应器温度、最小载氧体的质量,由此得出各部分优化的运行条件和参数。将上述煤气化、链式燃烧和联合循环三部分耦合后,实现了对该系统的整体模拟。讨论分析了空气反应器温度、补燃温度、冷却空气率等关键参数对系统性能的影响规律。伴随AR温度TAR的上升,系统效率下降（约0.76个百分点）,补燃率下降,烟气中CO2的捕集率上升,CO2的排放量减小（约80g/kWh）。伴随补燃温度的上升,系统净效率上升,补燃率上升,CO2捕集率降低。伴随冷却空气量的增大,系统的效率呈降低的势头,CO2排放量略有降低,大约1.7%。在各部分优化的运行工况下,得到系统主要的性能技术指标。结果表明得系统净效率达到39.9%LHV,CO2捕集率为93.2%,CO2排放量为132.7 g/kWh。与氧载体为Fe2O3/MgAl2O4时的系统、超超临界系统、IGCC系统相应参数进行对比,化学链燃烧联合循环系统在CO2捕集方面有着巨大的优越性,效率也较高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 化学链燃烧技术
• 1.3 Aspen plus 的原理及应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 链式燃烧联合循环电厂整体建模
• 2.1 水煤浆气化净化建模
• 2.2 链式燃烧燃气轮机建模
• 2.3 联合循环建模
• 3 链式燃烧联合循环电厂性能分析
• 3.1 各部分性能分析
• 3.2 系统耦合结果分析及讨论
• 4 全文总结及展望
• 4.1 全文总结
• 4.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献