【摘要】：目前,溫室氣體過量排放所引發(fā)的全球氣候異常,成為亟待解決的環(huán)境問題。其中,二氧化碳(CO_2)排放對(duì)全球溫度升高貢獻(xiàn)百分比超過60%,而以燃煤為主的發(fā)電行業(yè)CO_2排放量占我國總排放量的50%。針對(duì)燃煤電廠CO_2排放具有穩(wěn)定、量大、易于集中處理的特點(diǎn),集中捕獲排出的二氧化碳可以有效減少碳排放。燃燒后碳捕集對(duì)現(xiàn)役燃煤電廠適用性強(qiáng),但存在較大的能量損失,造成機(jī)組效率下降。本文以二次再熱機(jī)組為參考對(duì)象,研究機(jī)組抽汽與再沸器耦合熱力系統(tǒng)特性。首先,對(duì)傳統(tǒng)中-低壓缸連通管抽汽方案進(jìn)行模擬仿真,當(dāng)解吸熱源由機(jī)組抽汽提供時(shí),機(jī)組循環(huán)熱效率下降7.9%,碳排放強(qiáng)度為參考機(jī)組的17.8%。然后,結(jié)合機(jī)組優(yōu)化理論技術(shù)路線,由抽汽過熱度溫度過高問題展開研究,引入捕碳汽輪機(jī)輔助抽汽并建立循環(huán)熱效率數(shù)學(xué)模型,采用自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法(DAPSO_ex)確定四種改進(jìn)集成方案的最佳抽汽參數(shù)。通過以上工作使各方案在結(jié)構(gòu)、參數(shù)都達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)后,利用EBSILON對(duì)模型進(jìn)行仿真。最后,對(duì)比分析仿真后的機(jī)組性能表現(xiàn),列出詳細(xì)的單耗分布情況,并對(duì)碳捕集系統(tǒng)參數(shù)改變時(shí)機(jī)組的靈敏性進(jìn)行分析。結(jié)果表明:采用DAPSO_ex算法優(yōu)化后的機(jī)組循環(huán)熱效率比等焓升法設(shè)計(jì)的高0.24%,煤耗降低1.78g/kW·h。說明碳捕集電廠系統(tǒng)更加復(fù)雜,利用先進(jìn)、智能的優(yōu)化算法可以提高機(jī)組整體性能;分析四種改進(jìn)集成方案,當(dāng)捕碳汽輪機(jī)汽源位置在一次再熱熱段,回水點(diǎn)選擇加熱器#5-#6之間時(shí)各項(xiàng)性能指標(biāo)最優(yōu);與傳統(tǒng)捕碳改造方案相比循環(huán)熱效率提高1.47%,標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低8.53 g/kW·h,而且捕碳效果更加優(yōu)異,使得CO_2排放強(qiáng)度下降3.43 g/kW·h。對(duì)于該集成方式,碳捕集率或單位能耗在一定范圍內(nèi)發(fā)生改變時(shí),標(biāo)準(zhǔn)煤耗率表現(xiàn)出較高的線性趨勢:當(dāng)CO_2捕集率每提高1%,標(biāo)準(zhǔn)煤耗率則增加0.57 g/kW·h;而單位能耗每降低0.1GJ/t,標(biāo)準(zhǔn)煤耗率降低1.29 g/kW·h。
【圖文】：

成為亟待解決的環(huán)境問題。2014 年政府間氣候變化委員會(huì)（IPCC）發(fā)布的第五估報(bào)告指出[1]，世界碳排放總量約 324 億噸，其中我國碳排放約占 28%。由于二氧化碳（CO2）排放，使 CO2對(duì)全球溫度升高貢獻(xiàn)百分比達(dá) 60%左右[2]。我國各行業(yè) CO2排放源進(jìn)行分析，以燃煤為主的發(fā)電行業(yè) CO2排放量占總排%[3]。如圖 1-1 所示，在過去 40 年中，全球一次能源消耗量從 1978 年到 201加了一倍以上，中國占世界能源增長的近 39%[4]。雖然在中國一次能源結(jié)構(gòu)發(fā)勢中煤炭占比越來越小，但以 2016 年占據(jù) 61.8%的份額來看，仍為主要依賴�？梢灶A(yù)見，我國能源結(jié)構(gòu)將在很長時(shí)間內(nèi)依然保持以煤炭為主[5]，同時(shí)也說我國未來要面臨較大的減排壓力。為此，我國實(shí)施了各種戰(zhàn)略和政策，以抑增長的 CO2排放量，在哥本哈根氣候大會(huì)上，政府承諾到 2020 年 CO2排放05 減少 40%~45%[6]；在 2014 年發(fā)布的《中美氣候變化聯(lián)合聲明》中，我國30 年前后 CO2排放量達(dá)到頂峰，并盡最大努力以早日達(dá)到峰值[7]。在全球范圍國也相應(yīng)的出臺(tái)各種針對(duì)減排 CO2的計(jì)劃，歐盟規(guī)劃到 2020 年將溫室氣體減少到 20%（參考 1990 年的排放水平）[8]；美國在《聯(lián)合聲明》中計(jì)劃 202在 2005 基礎(chǔ)上減排 26%~28%[9]。

圖 2-2 750MW 設(shè)計(jì)工況 EBSILON 例圖2.2.2 主要設(shè)備模塊介紹常規(guī)二次再熱機(jī)組主要設(shè)備模塊基本包括鍋爐（5 號(hào)-SteamGenerator）、汽輪機(jī)（6 號(hào)-SteamTurbine）、凝汽器（7 號(hào)-SteamTurbineCondenser）、回?zé)峒訜崞鳎?0 號(hào)-Heating Condenser + 27 號(hào)-After Cooler）以及其他輔助模塊等。1) 鍋爐EBSILON 中詳細(xì)鍋爐可以用多個(gè)組件組成，在所構(gòu)建系統(tǒng)無需考慮鍋爐內(nèi)詳細(xì)汽水流程及風(fēng)煙流程時(shí)，例如用于熱力系統(tǒng)汽機(jī)側(cè)的建模分析，可以用#5 組件-蒸汽發(fā)生器簡單替代，是產(chǎn)生主蒸汽及加熱再熱蒸汽的重要組件。如圖 2-3（a）所示，，其中黑色功率線接口為輸入系統(tǒng)的有用能bQ 。該組件內(nèi)部可以設(shè)置主蒸汽壓力、溫度、再熱蒸汽熱段溫度、鍋爐內(nèi)主蒸汽壓損、再熱蒸汽壓損、應(yīng)用特性等指標(biāo)，對(duì)于本文研究內(nèi)容主要設(shè)置主蒸汽溫度 T2、主蒸汽壓力 P2、再熱溫度 T4 這三項(xiàng)參數(shù)，壓損可由外部組件進(jìn)行設(shè)置。若搭建二次再熱系統(tǒng)，則需要兩個(gè)蒸汽發(fā)生器組合，如圖 2-3（b）所示，需要設(shè)置二次再熱
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM621

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉文毅;唐寶強(qiáng);徐鋼;胡s

本文編號(hào)：2635449