【摘要】：通過(guò)抽蒸汽進(jìn)行CO_2解吸會(huì)使電廠的效率下降約10%。太陽(yáng)能中低溫集熱器集熱溫度與再沸器的溫度對(duì)口,可以作為CO_2解吸的熱源。太陽(yáng)能輔助CO_2捕集可實(shí)現(xiàn)利用中低溫的太陽(yáng)能集熱代替電廠的高溫抽蒸汽進(jìn)行CO_2解吸,使高溫高壓蒸汽可以繼續(xù)做功,實(shí)現(xiàn)減排的同時(shí)降低因抽蒸汽對(duì)機(jī)組出力的影響。本文即針對(duì)太陽(yáng)能輔助燃煤電廠燃燒后CO_2捕集系統(tǒng)進(jìn)行能量特性分析及系統(tǒng)優(yōu)化。首先,通過(guò)獨(dú)立的太陽(yáng)能集熱模型和CO_2吸收解吸模型對(duì)太陽(yáng)能集熱特性和CO_2吸收解吸再生能耗特性進(jìn)行了模擬研究,結(jié)果表明:當(dāng)MEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30wt.%,解吸塔壓強(qiáng)為1bar、1.4bar和1.7bar時(shí),使再沸器熱負(fù)荷最小的貧液CO_2負(fù)荷均為0.28molCO_2/molMEA,此時(shí)再沸器的熱負(fù)荷分別為3.508MJ/kgCO_2、3.337MJ/kgCO_2和3.255MJ/kgCO_2。然后,針對(duì)不同的太陽(yáng)能集熱器的集熱溫度、面積和價(jià)格以及不同的氣象條件,對(duì)四種耦合方案進(jìn)行抽蒸汽CO_2解吸和太陽(yáng)能輔助CO_2解吸兩種方式的系統(tǒng)能量特性進(jìn)行模擬研究,結(jié)果表明:不考慮集熱器類型時(shí),方案1、2、3、4的系統(tǒng)凈輸出功率分別為508.59MW、513.83MW、513.48MW和526.98MW;考慮不同集熱器類型相同集熱面積時(shí),采用PTC的凈輸出功最高,為512.42MW;考慮相同投資成本時(shí),采用FPC的凈輸出功最高,為536.35MW。最后,基于太陽(yáng)能集熱器集熱特性及其與系統(tǒng)的能量耦合特性提出了影響系統(tǒng)設(shè)置的兩個(gè)邊界面積,模擬分析了不同地區(qū)氣象條件下四種耦合方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)特性。對(duì)于有蓄熱的系統(tǒng),系統(tǒng)的太陽(yáng)能保證率(SF)按照線性增加;對(duì)于無(wú)蓄熱系統(tǒng),達(dá)到第二邊界面積時(shí)SF停止增加并保持在相應(yīng)的數(shù)值,拉薩、天津和西安,此SF值依次分別為40.97%、36.23%和29.81%;使太陽(yáng)能輔助CO_2捕集系統(tǒng)的LCOE等于純抽蒸汽進(jìn)行CO_2捕集系統(tǒng)LCOE的集熱器臨界價(jià)格差異較大;天津的方案2只有ETC有臨界價(jià)格為133.4 USD/m2,其他集熱器類型耦合系統(tǒng)LCOE值均小于無(wú)太陽(yáng)能輔助CO_2捕集電廠的LCOE值,方案4的LFC、CPC和PTC的臨界價(jià)格分別為118.8 USD/m2、65.6 USD/m2和155.9 USD/m2。
【圖文】：

弱酸堿鹽溶液在不同的操作壓力和操作溫度下存在不同的氣液相平衡和化學(xué)反應(yīng)平衡的原理來(lái)進(jìn)行 CO2的吸收和解吸[18]。實(shí)際工業(yè)中煙氣成分比較復(fù)雜，一些強(qiáng)酸性氣體如 SO2、NOX以及灰塵等會(huì)先于 CO2與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸收，這樣不僅浪費(fèi)大量的吸收溶液，還降低了 CO2的吸收效果[19-21]。為了防止這些因素的影響，一般會(huì)在碳捕集前進(jìn)行脫硫脫硝除塵等過(guò)程，這樣又增加了系統(tǒng)能耗和 CO2捕集成本，同時(shí)，吸收劑在高溫高壓和氧化劑作用下也會(huì)自行降解，增加了吸收劑的消耗[22, 23]。圖 1-1 是燃燒后捕集 CO2的工藝流程圖[6, 8]，煙氣經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)程后，在最終環(huán)節(jié)進(jìn)行 CO2的捕集工作，捕集系統(tǒng)直接添加在系統(tǒng)中，整個(gè)過(guò)程對(duì)既有系統(tǒng)的系統(tǒng)流程及工藝影響較小。該法適宜于 CO2的分壓較低、含量較低的煙氣 CO2捕集系統(tǒng)中。我國(guó)常規(guī)燃煤電廠煙氣中 CO2分壓一般較低、其含量通常保持在 14~20%之間，因此該法適合于燃煤電廠煙氣中 CO2分離。該法在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中已有成型工藝。但是該分離方法能耗很大，，且吸收劑再生過(guò)程會(huì)產(chǎn)生其它負(fù)面影響，如降低鍋爐的凈熱量輸出，降低電廠凈功率輸出等。

2.3.2 真空管集熱器（ETC）真空管的全稱是全玻璃真空太陽(yáng)能集熱管。它的主要組成部分如圖2-1所示，包括：吸熱內(nèi)管、外玻璃罩管、內(nèi)管卡子、吸熱管與玻璃罩管之間的真空夾層、吸氣劑、吸氣膜和吸熱內(nèi)管上涂有的選擇性吸收涂層。太陽(yáng)輻射能通過(guò)玻璃罩管和真空夾層被選擇性吸收涂層吸收并傳遞給集熱管內(nèi)的流體。圖 2-1 真空管結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2-1 Structure schematic of vacuum tube collectorETC 的能量損失亦包括光學(xué)損失和熱損失兩部分，如圖 2-2 所示。其中熱損失包括：圖 2-2 真空管集熱損失示意圖Fig.2-2 Schematic of of heat collecting loss of a vacuum tube collector
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK513.1;TM621

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐廣強(qiáng);董吉斌;楊萍;;集熱器與建筑——各種集熱器與建筑結(jié)合的特點(diǎn)[J];中國(guó)住宅設(shè)施;2010年06期

2 周玲;馬迎昌;馬光柏;;集熱器效率與能量曲線統(tǒng)一的探討[J];可再生能源;2010年05期

3 王興禮;;美國(guó)幾種干燥谷物用的集熱器[J];太陽(yáng)能;1981年01期

4 劉鑒民;;太陽(yáng)能集熱器性能的粗略估算[J];太陽(yáng)能;1983年03期

5 劉學(xué)仁;馬劍純;;扁盒式集熱器的制作[J];太陽(yáng)能;1985年01期

6 張珂理,陳美英,葛新石;兩種平板空氣集熱器性能的研究[J];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào);1986年01期

7 唐潤(rùn)生,呂恩榮;集熱器最佳傾角的選擇[J];太陽(yáng)能學(xué)報(bào);1988年04期

8 王清勤;;美日等國(guó)集熱器安裝量[J];太陽(yáng)能;1990年02期

9 ;平板空氣集熱器[J];太陽(yáng)能;1991年01期

10 ;不同工業(yè)用熱系統(tǒng)對(duì)集熱器型式的選擇[J];太陽(yáng)能;1991年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李文芳;;太陽(yáng)能空氣集熱器的熱性能研究[A];中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì)第十八屆學(xué)術(shù)交流大會(huì)暨第四屆全國(guó)區(qū)域能源專業(yè)委員會(huì)年會(huì)論文集[C];2013年

2 孫峙峰;;太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能測(cè)試方法研究[A];2009年全國(guó)節(jié)能與綠色建筑空調(diào)技術(shù)研討會(huì)暨北京暖通空調(diào)專業(yè)委員會(huì)第三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

3 段清彬;左然;張立平;;太陽(yáng)能空氣集熱器的蜂窩結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究[A];長(zhǎng)三角清潔能源論壇論文專輯[C];2005年

4 彭三兵;付祥釗;羅剛;;一種新型太陽(yáng)能集熱器——陽(yáng)光板集熱器[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

5 邱林;鄒越;黃莉;任耿;閆敏;;太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能的實(shí)驗(yàn)研究[A];全國(guó)暖通空調(diào)制冷2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

6 李韜鵬;;高承壓性集熱器板芯多材復(fù)合制造工藝的探尋[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的培育和發(fā)展——首屆云南省科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

7 趙春江;王恒龍;;太陽(yáng)能建材技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)——新型平板式集熱器的設(shè)計(jì)和性能[A];21世紀(jì)太陽(yáng)能新技術(shù)——2003年中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

8 魏琪;趙俊;;太陽(yáng)能空氣集熱器傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2009年

9 李寧軍;趙耀華;梁琳;戴旭;;新型太陽(yáng)能光伏光熱集熱器的實(shí)驗(yàn)研究[A];綠色設(shè)計(jì) 創(chuàng)新 實(shí)踐——第5屆全國(guó)建筑環(huán)境與設(shè)備技術(shù)交流大會(huì)文集[C];2013年

10 李麗艷;;平板型太陽(yáng)能空氣集熱器研究進(jìn)展[A];中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì)第十八屆學(xué)術(shù)交流大會(huì)暨第四屆全國(guó)區(qū)域能源專業(yè)委員會(huì)年會(huì)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 驀妮;太陽(yáng)能熱利用科普問(wèn)答(一)[N];中國(guó)建設(shè)報(bào);2010年

2 馬琳;太陽(yáng)能光熱系統(tǒng) 上還是不上？[N];中國(guó)房地產(chǎn)報(bào);2010年

3 本報(bào)記者 鄒偉;雨棚和墻體裝飾都是集熱器[N];南京日?qǐng)?bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 劉良旭;太陽(yáng)能輔助燃煤電廠燃燒后二氧化碳捕集系統(tǒng)效能分析及優(yōu)化[D];天津大學(xué);2016年

2 郭超;多功能太陽(yáng)能光伏光熱集熱器的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 李博佳;新型太陽(yáng)能空氣集熱器性能及其在村鎮(zhèn)建筑中的應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2014年

4 羅成龍;與建筑一體化太陽(yáng)能雙效集熱器系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張立平;蜂窩平板式太陽(yáng)能空氣集熱器及太陽(yáng)墻的研究[D];江蘇大學(xué);2007年

2 向開(kāi)根;平板型熱管太陽(yáng)能空氣集熱器熱性能實(shí)驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

3 王金標(biāo);承壓容積式太陽(yáng)能集熱器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[D];山東建筑大學(xué);2015年

4 李文輝;凹凸板太陽(yáng)能空氣集熱器的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

5 常偉;中低溫空氣集熱器熱性能特性研究及應(yīng)用[D];云南師范大學(xué);2015年

6 施燕華;平板太陽(yáng)能集熱器的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

7 黃靖;太陽(yáng)能槽式集熱器性能及應(yīng)用研究[D];東北石油大學(xué);2015年

8 許瑞華;基于圓管CPC集熱器的性能研究[D];云南師范大學(xué);2015年

9 陳懷;波形板太陽(yáng)能空氣集熱器性能研究及優(yōu)化[D];云南師范大學(xué);2015年

10 王勇;平板太陽(yáng)能微通道集熱器流體集熱效應(yīng)研究與模擬[D];濟(jì)南大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2646496