基于碳捕集的太陽能—燃煤機(jī)組熱力系統(tǒng)耦合特性研究

【摘要】：近年來由于CO2的大量排放所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)對全球氣候和自然環(huán)境造成了一系列不利影響。在全球節(jié)能減排的大環(huán)境下,作為CO2第二排放大國,將面臨巨大的減排壓力。CO2捕集與封存技術(shù)(CCS)是以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)下CO2減排的有效手段?；趩我掖及坊瘜W(xué)吸收法(MEA)的燃燒后碳捕集技術(shù),是具有發(fā)展前景捕集技術(shù)。本文對以機(jī)組抽汽為碳捕集系統(tǒng)吸收劑解吸提供熱源和以太陽能提供解吸熱源的機(jī)組熱力系統(tǒng)特性進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下： 1、分析了基于單乙醇胺(MEA)捕集CO2吸收劑解吸能耗特性,研究了以機(jī)組抽汽為吸收劑解吸熱源的三種方案,確定了可行方案并對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。研究了基于MEA的CO2吸收劑解吸能耗特性,得到了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下吸收劑的再生能耗,對碳捕集電站的能量流、質(zhì)量流進(jìn)行分析,研究了以機(jī)組抽汽為吸收劑解吸熱源的三種方案,確定了可行方案?；??)分析模型和(?)成本分析,分析了系統(tǒng)的不可逆程度,考慮能量成本和非能量成本,研究了系統(tǒng)各組件熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本的分布。 2、提出了基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組三種集成系統(tǒng),分析了集成系統(tǒng)的熱力學(xué)性能,研究了系統(tǒng)的不可逆程度及(?)成本分布規(guī)律。由于吸收劑解吸熱需求量大,完全由機(jī)組抽汽提供解吸熱,將使機(jī)組的能量流分布有較大改變,對機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全運行產(chǎn)生不利影響。為此,本文提出了三種基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng),并對集成系統(tǒng)進(jìn)行了可行性分析,研究了系統(tǒng)的熱力學(xué)特性和炯成本分布規(guī)律。 3、構(gòu)建了基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化模型,對集成系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析。分析了太陽能集熱場為碳捕集系統(tǒng)提供熱源時集成系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)特性,建立了以熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本最小為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型,對集成系統(tǒng)的能流進(jìn)行了優(yōu)化研究,分析了集成系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分布規(guī)律。對所研究系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估,研究了發(fā)電成本、CO2減排成本隨碳稅收及售價的變化。 【關(guān)鍵詞】：燃煤發(fā)電機(jī)組 太陽能 碳捕集 熱力系統(tǒng)分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM61
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第1章 緒論16-26
• 1.1 研究背景16-17
• 1.2 燃煤機(jī)組NOx、SO_2、CO_2脫除研究進(jìn)展17-20
• 1.2.1 脫硝技術(shù)研究進(jìn)展17
• 1.2.2 脫硫技術(shù)研究進(jìn)展17
• 1.2.3 脫碳技術(shù)研究進(jìn)展17-20
• 1.3 以機(jī)組抽汽為吸收劑解吸提供熱源的電廠熱力系統(tǒng)研究進(jìn)展20-22
• 1.4 太陽能與火電機(jī)組耦合研究現(xiàn)狀22-24
• 1.5 論文主要工作及結(jié)構(gòu)安排24-26
• 1.5.1 論文的主要工作24
• 1.5.2 論文的結(jié)構(gòu)安排24-26
• 第2章 熱力學(xué)分析理論26-40
• 2.1 引言26
• 2.2 熱力系統(tǒng)的矩陣分析方法26-29
• 2.2.1 汽水分布方程26-27
• 2.2.2 吸熱量方程27-28
• 2.2.3 功率方程28
• 2.2.4 熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)28-29
• 2.3 熱力學(xué)第二定律建模29-35
• 2.3.1 (?)的概念29
• 2.3.2 燃料的化學(xué)(?)29-30
• 2.3.3 物質(zhì)化學(xué)(?)數(shù)學(xué)模型建立30-32
• 2.3.4 燃煤化學(xué)(?)模型建立32-33
• 2.3.5 (?)分析33-34
• 2.3.6 (?)分析評價指標(biāo)34-35
• 2.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)建模35-39
• 2.4.1 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)基本概念35
• 2.4.2 燃料-產(chǎn)品的概念35-36
• 2.4.3 系統(tǒng)集成度劃分問題36-37
• 2.4.4 (?)成本問題37
• 2.4.5 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本問題37-38
• 2.4.6 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本模型38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 MEA吸收劑解吸能耗特性、再生熱源方案及熱力系統(tǒng)分析40-55
• 3.1 引言40
• 3.2 基于MEA溶液的CO_2吸收機(jī)理40
• 3.3 碳捕集電站的能量流、質(zhì)量流分析40-44
• 3.3.1 碳捕集電站的能量流分析40-42
• 3.3.2 碳捕集電站的質(zhì)量流分析42-44
• 3.4 以機(jī)組抽汽為吸收劑解吸提供熱源的方案研究44-46
• 3.5 碳捕集電站的熱力學(xué)分析46-49
• 3.5.1 碳捕集電站熱力學(xué)建模46-47
• 3.5.2 熱力學(xué)優(yōu)化模型47
• 3.5.3 數(shù)學(xué)尋優(yōu)算法47-48
• 3.5.4 熱力學(xué)性能分析48-49
• 3.6 碳捕集電站(?)分析49-52
• 3.6.1 碳捕集電站物理模型建立49-50
• 3.6.2 碳捕集電站(?)分析模型50-52
• 3.7 結(jié)果分析52-54
• 3.8 本章小結(jié)54-55
• 第4章 基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng)熱力特性研究55-68
• 4.1 引言55
• 4.2 煙氣余熱技術(shù)55-58
• 4.2.1 煙氣放熱量的計算56
• 4.2.2 傳熱溫差計算56
• 4.2.3 傳熱系數(shù)計算56-57
• 4.2.4 傳熱速率計算57
• 4.2.5 酸露點溫度計算57-58
• 4.3 太陽能集熱技術(shù)58-59
• 4.4 煙氣余熱、太陽能熱作為碳捕集熱源的集成方式59-63
• 4.4.1 集成方案研究59-60
• 4.4.2 集成系統(tǒng)設(shè)計輻射強(qiáng)度的選取60-63
• 4.5 集成方式確定63
• 4.6 集成系統(tǒng)(?)分析63-65
• 4.6.1 集成系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)模型63-64
• 4.6.2 集成系統(tǒng)(?)分析模型64-65
• 4.7 結(jié)果分析65-67
• 4.8 本章小結(jié)67-68
• 第5章 以抽汽作為吸收劑解吸熱源的碳捕集電站熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析68-82
• 5.1 引言68
• 5.2 碳捕集電站熱經(jīng)濟(jì)學(xué)建模68-69
• 5.2.1 投資成本計算方法68-69
• 5.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及計算69
• 5.3 捕集電站熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本建模69-80
• 5.3.1 碳捕集電站的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)模型69-70
• 5.3.2 (?)成本建模70-75
• 5.3.3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本建模75-77
• 5.3.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析77-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 第6章 基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析82-97
• 6.1 引言82
• 6.2 集成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析82-89
• 6.2.1 集成系統(tǒng)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)模型82-83
• 6.2.2 集成系統(tǒng)(?)成本建模83-85
• 6.2.3 集成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本建模85-86
• 6.2.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析86-89
• 6.3 基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化89-93
• 6.3.1 系統(tǒng)優(yōu)化模型建立89-91
• 6.3.2 優(yōu)化計算91
• 6.3.3 集成系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化結(jié)果分析91-93
• 6.4 靈敏性分析93-96
• 6.5 本章小結(jié)96-97
• 第7章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)評價97-105
• 7.1 引言97
• 7.2 成本計算97
• 7.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)評價指標(biāo)97-98
• 7.3.1 發(fā)電成本97
• 7.3.2 CO_2減排成本97-98
• 7.3.3 CO_2稅收98
• 7.3.4 CO_2出售98
• 7.4 碳捕集電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析98-100
• 7.5 基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組集成系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析100-102
• 7.6 基于碳捕集的太陽能-燃煤機(jī)組優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析102-104
• 7.7 本章小結(jié)104-105
• 第8章 結(jié)論與展望105-109
• 8.1 主要結(jié)論105-108
• 8.2 論文不足及對未來研究工作的展望108-109
• 參考文獻(xiàn)109-121
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果121-123
• 攻讀博士學(xué)位期間參加的科研工作123-124
• 致謝124-125
• 作者簡介125

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