APFBC-CC发电系统技术经济及环境综合性能分析研究

论文摘要

APFBC-CC发电系统是目前具有发展前景的洁净煤发电技术之一,论文对几种典型的系统方案进行技术、经济和环境的综合性能分析研究,同时也研究了具有相同思想的天然气补燃PFBC-CC发电技术综合性能。以期为发展我国洁净煤发电技术的新方向提供参考依据。本文在常规热经济和技术经济研究基础上,将生命周期评价（LCA）理论引入先进燃煤发电系统的综合性能研究,形成能源利用效率-技术经济性能-环境影响评价相结合的综合评价方法,获得了燃煤发电系统包含环境影响成本在内的真实成本,以此对APFBC-CC发电系统进行了综合性能的定量评价。对APFBC-CC发电系统目前世界上最具代表性的三大类系统:增压气化增压半焦燃烧系统（APFBC-CC/I）;增压气化常压半焦燃烧系统（APFBC-CC/II）;常压气化常压半焦燃烧系统（APFBC-CC/III）以及天然气补燃的PFBC-CC联合循环发电系统（NGSC-PFBC-CC）进行的热力性能、技术经济性能及环境性能综合分析表明:（1）系统APFBC-CC/I和APFBC-CC/II均具有优越的综合性能,其中APFBC-CC/I系统的综合性能最优,而APFBC-CC/III系统相比前两种较缺乏竞争性。基于超临界和超超临界蒸汽参数的APFBC-CC系统不仅系统净效率可得到更大的提高,而且环境性能以及经济性能也得到很大改善,其综合性能更具优越性。（2）首次在APFBC-CC系统中提出气化介质高温预热的方法,不仅可增加煤部分气化的煤气热值,有助于低热值煤气在前置燃烧室的稳定燃烧,对于劣质煤气化提高低热值燃气的热值具有更重要意义。而且可改善系统热力性能,为进一步提高燃气轮机入口温度提供条件。（3）煤部分气化的碳转化率对于方案I和方案II建议选用0.7～0.8的碳转化率,而方案III则建议选用0.55～0.6的碳转化率。（4）在我国首次采用天然气补燃PFBC-CC联合循环发电系统（NGSC-PFBC- CC）可在第一代PFBC-CC基础上提高燃机入口温度,其能源综合效率要高于分别采用同样数量燃料的常规燃煤电站和天然气电站的综合发电净效率3.4～4.3个百分点。但发电真实成本略高于APFBC-CC发电技术,相比单纯天然气发电的真实成本则有明显优势。（5）与常规的煤粉电站PC+FGD+SNCR比较,不论是APFBC-CC系统还是NGSC-PFBC- CC系统随着技术的逐步成熟,初投资将显著降低,而由于能源紧缺的形势与日俱增,环境保护要求日益严格,经济性能和环境性能优越性将更加显著,因此二者将具有良好的市场发展前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 洁净煤发电技术国内外研究发展状况
• 1.2.1 燃煤蒸汽循环发电系统
• 1.2.2 燃煤的燃气-蒸汽联合循环发电系统
• 1.3 系统综合性能评价方法
• 1.4 课题主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 APFBC－CC 系统模块计算模型
• 2.1 系统模块划分
• 2.2 设备模块模型
• 2.2.1 煤部分气化炉模型
• 2.2.2 半焦燃烧流化床锅炉模型
• 2.2.3 前置燃烧室模型
• 2.2.4 压气机与燃气透平模型
• 2.2.5 气化介质预热器模型
• 2.2.6 汽轮机及回热系统模块
• 2.3 系统流程连接
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 APFBC－CC 系统方案热力性能分析
• 3.1 APFBC－CC 的系统方案及关键技术探讨
• 3.1.1 系统方案
• 3.1.2 APFBC-CC 系统的关键技术探讨
• 3.2 系统方案计算的基础参数及计算流程
• 3.2.1 系统方案计算参数
• 3.2.2 系统计算流程
• 3.3 系统方案计算结果与分析
• 3.4 系统参数敏感性分析
• 3.4.1 碳转化率Qc 对系统性能影响
• 3.4.2 系统压比PK与燃机入口温度T3对系统性能影响
• 3.4.3 气化介质空气/蒸汽预热温度对系统性能影响
• 3.4.4 PFB 锅炉半焦燃烧过剩空气系数α的影响
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 APFBC－CC 系统环境影响成本分析
• 4.1 APFBC－CC 发电系统环境评价方法
• 4.1.1 APFBC－CC 系统研究范围和边界
• 4.1.2 APFBC－CC 系统 LCA 排放清单分析
• 4.2 单位污染物环境影响成本计算方法
• 4.2.1 原煤开采过程的污染损失
• 4.2.2 原煤运输过程的污染损失
• 4.2.3 燃煤发电过程的污染损失
• 4.3 APFBC－CC 系统的环境影响成本分析
• 4.3.1 APFBC－CC 系统的环境影响成本
• 4.3.2 APFBC－CC 系统环境影响成本的敏感性分析
• 4.3.3 与其它燃煤电站环境性能比较
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 APFBC－CC 系统技术经济及环境影响综合分析
• 5.1 系统经济性分析的经济指标及其内部成本计算方法
• 5.1.1 系统经济分析计算模型
• 5.1.2 系统经济分析计算依据与主要基础数据
• 5.2 APFBC－CC 系统经济分析真实成本
• 5.2.1 APFBC－CC 系统投资估算
• 5.2.2 APFBC－CC 系统发电内部成本
• 5.2.3 APFBC－CC 系统发电真实成本
• 5.3 APFBC－CC 综合评价敏感性分析和优化
• 5.3.1 碳的转化率对发电真实成本的影响
• 5.3.2 煤价对发电真实成本的影响
• 5.3.3 单位污染物环境成本对发电真实成本的影响
• 5.3.4 APFBC-CC/I（a）相关因素对发电真实成本的影响
• 5.3.5 与常规电站综合性能比较
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 天然气补燃的 PFBC-CC 发电系统综合性能分析
• 6.1 天然气补燃的 PFBC－CC 系统方案
• 6.1.1 天然气补燃 PFBC-CC 系统流程
• 6.1.2 系统主要参数探讨及分析
• 6.2 NGSC－PFBC－CC 系统热力性能分析
• 6.2.1 系统计算参数选取
• 6.2.2 系统热力性能分析
• 6.3 NGSC-PFBC-CC 系统环境性能分析
• 6.4 NGSC-PFBC-CC 系统综合性能分析
• 6.4.1 系统综合性能计算
• 6.4.2 NGSC-PFBC-CC 系统综合性能的敏感性分析
• 6.4.3 与常规电站及其它洁净燃煤发电系统综合性能比较
• 6.5 本章小结
• 参考文献
• 第七章 结论与建议
• 致谢
• 博士期间发表的学术论文
• 附录