基于太阳能集热技术的火电厂CO2捕捉系统 能耗特性分析 Energy Consumption Analysis of Coal-Fired Power Plant with CO2 Capture System Based on Solar Energy.pdf

Sustainable Energy 可持续能源可持续能源, 2011, 1, 11-18 http//dx.doi.org/10.12677/se.2011.11003 Published Online October 2011 http//www.hanspub.org/journal/se Copyright 2011 Hanspub SE Energy Consumption Analysis of Coal-Fired Power Plant with CO2 Capture System Based on Solar Energy Haiping Chen, Jing Wang*, Ping Li, Shengli Wu Laboratory of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipment North China Electric Power University, Ministry of Education, Beijing Email www1025jjj Received Aug. 7th, 2011; revised Sep. 10th, 2011; accepted Sep. 12th, 2011. Abstract According to the high energy consumption and cost of CO2 emission reduction in thermal power plant, by the coupling mechanism study and integrated optimization of solar energy collection system, amidogen CO2 emission reduction system and coal-fired power plant thermal system, it is simulated and analyzed that the change of thermal economy of 600 MW Coal-fired units CO2 capture system with amino in the condition of THA、 75 THA、 50 THA, which has various carbon capture rate, by using equivalent heat drop , when solar supply energy to the system. And the trend of change on unit operation thermal economy is obtained in different carbon capture rate. It is shown that the relative increase of unit operation thermal economy increases with the carbon capture rate. To the conclusion, Optimization Design of System integrationist is carried out, and reference for achieving low energy consumption and cost of CO2 emission reduction is supplied. Keywords CO2 Capture; Solar Energy; Equivalent Heat Drop ; Thermal Economy 基于太阳能集热技术的火电厂基于太阳能集热技术的火电厂 CO2捕捉系统捕捉系统 能耗特性分析能耗特性分析 陈海平，王陈海平，王 璟 璟*，李 ，李 平，吴胜利平，吴胜利 电站设备状态监测与控制教育部重点实验室华北电力大学，北京 Email www1025jjj 收稿日期2011 年 8 月 7 日；修回日期2011 年 9 月 10 日；录用日期2011 年 9 月 12 日 摘摘 要要针对火电厂 CO2减排的高能耗与高成本问题，本文通过对太阳能集热系统、胺基 CO2捕集系 统与火电机组热力系统的耦合机理研究及其系统的集成优化，应用等效焓降法，模拟分析了太阳能供 能条件下，拥有胺基 CO2捕集系统的 600 MW 燃煤机组在 THA、75 THA、50 THA 工况下不同碳 捕捉率时的热经济性变化情况，得出了不同碳捕捉率下机组运行热经济性的变化趋势，结果表明，机 组运行热经济性的相对提高程度随碳捕捉率的增加而增大，在此基础上，进行了系统集成方案的优化 设计，以期为实现低能耗、低成本的 CO2减排提供借鉴。 关键词关键词CO2捕集；太阳能；等效焓降法；热经济性 1. 引言引言 目前，温室效应已成为一个全球性共同关注的问 题。以 CO2为代表的温室气体的大量排放导致了全球 温室效应的加剧，这使得气候干旱、土地沙漠化、海 平面上升、世界各地海岸线的大面积淹没。为了遏制 全球变暖趋势，第三次世界气候大会通过了京都议 定书以限制温室气体排放，国内外正在积极通过开 发新能源及新技术实现 CO2减排。中国作为发展中大 国，探索一条适合我国国情的低碳经济–能源–电力 的发展路径是至关重要的[1]。 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂捕捉系统能耗特性分析 CO2 12 火电厂是煤炭耗用大户，是最大的 CO2集中排放 源，控制燃煤电厂 CO2的排放是减少大气中二氧化碳 含量的重要切入点。 研究表明， 对于运行中的燃煤发电 厂而言， 胺基化学吸收法是一种具有工程可行性的燃烧 后 CO2减排技术[2]； 然而，采用该技术并使用汽轮机某 级抽汽作为溶剂再生热源而进行燃烧后 CO2捕捉将使 发电厂效率降低 615 个百分点，CO2减排成本达到 15 70 美元/吨 CO2，再考虑到 CO2的运输与埋存费用， 减排成本甚至超过 100 美元/吨 CO2[3]。 CO2减排的高能 耗与高成本是阻碍此项技术广泛应用的主要因素。 太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源， 将太阳能作为燃煤电厂燃烧后胺基CO2减排系统的溶 剂再生热源， 并通过太阳能集热系统、 燃烧后胺基 CO2 减排系统与燃煤电厂热力系统的流程互补与系统集 成，合理、科学的利用能量密度高的化石燃料生产品 位高的电能和能量密度低的太阳能提供品位低的热能 作为 CO2减排系统的溶剂再生热源，以实现燃煤电 厂二氧化碳的低能耗和低成本减排。为此，本文以国 产 600 MW 火电机组为例展开研究，以期为能源利用 领域内 CO2的高效、低成本减排提供借鉴。 2. 槽式太阳能集热技术槽式太阳能集热技术 抛物面槽式太阳能集热器的工作原理是借助槽 形抛物面聚光器把太阳光聚焦反射到接收集热管上， 直接把水加热或通过管内热介质将水加热，可产生温 度 T ≤ 400℃、压力 p ≤ 10 106 Pa 的蒸汽[4]。这种集 热技术的优点是结构简单，只需南北跟踪，东西不跟 踪，而且比较容易产业化。缺点是聚光效率比较低， 余弦损失较大。在槽式太阳能集热系统中应用 DSG Direct Steam Generation技术具有降低成本、提高效 率等诸多优点[5]。DSG 技术的实现方式有 3 种一次 通过模式、逐次注入模式、再次循环模式。 2.1. 一次通过模式一次通过模式 注入吸收管的水经预热后进入集热器被加热成过 热蒸汽。系统流程如图 1 所示。 2.2. 逐次注入模式逐次注入模式 系统由数个集热单元组成，水被分别注入每个单 元直接加热成过热蒸汽。系统流程如图 2 所示。 2.3. 再次循环模式再次循环模式 在蒸发末端设置汽水分离器；水以较高流速流过 集热区蒸发，部分获得湿蒸汽，未蒸发的水和生成的 蒸汽被汽水分离器分离。分离水被再次循环到集热器 的进口与新注入的水混合后一起被加热；蒸汽在集热 器的过热段被进一步加热到所需温度的过热蒸汽。系 统流程如图 3 所示。 三种直接蒸汽产生系统模式的特点比较如表 1 所 示。 综合分析，再次循环系统是直接蒸汽产生系统中 最理想的系统模式，也是本文所使用的系统。 3. 燃烧后燃烧后 CO2捕捉系统捕捉系统 燃烧后 CO2捕捉系统安装在脱硫系统之后。从脱 硫系统出来的烟道气脱除部分水并加压降温后进入吸 Figure 1. Once through mode 图图 1. 一次通过模式一次通过模式 Figure 2. Successive injection mode 图图 2. 逐次注入模式逐次注入模式 Figure 3. Re-circulation mode 图图 3. 再次循环模式再次循环模式 Table 1. Characteristic comparison among three types of system which produce steam directly 表表 1. 三种直接蒸汽产生系统模式特点比较三种直接蒸汽产生系统模式特点比较 项目 成本 结构 参数控制 一次通过模式 较低 最简单 最难 逐次通过模式 最高 最复杂 较难 再次循环模式 较低 较简单 最易 Copyright 2011 Hanspub SE 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂 CO2捕捉系统能耗特性分析 Copyright 2011 Hanspub SE 13 收塔，在塔中与 MEA 贫液逆流接触，净化后气体从 塔顶引出。 吸收 CO2后的 MEA 溶液富液经贫富液换 热器后送至再生塔，解析出的 CO2连同水蒸气进入闪 蒸罐分离可得到纯度为 98的 CO2产品气体。由再生 塔塔底流出的 MEA 溶液贫液经贫富液换热器与补 充的 H2O、MEA 混合后加压降温进入吸收塔。MEA 溶液往返循环构成连续吸收和解吸的 CO2的工艺过 程。系统流程简图如图 4 所示。 系统会导致机组循环热效率降低，主要原因是抽汽使 得机组产生能量损失，基于此研究用新能源代替 CO2 再生所需的抽汽。通过前面的介绍本文将太阳能集热 系统、胺基 CO2捕捉系统与机组热力系统集成在一起 以求降低电厂碳捕捉的成本。 以 600 MW 燃煤电厂为研究对象，基于太阳能供 能条件下的胺基CO2捕捉系统与机组热力系统的集成 工艺流程如图 5 所示。其中，以凝结水泵出口凝结水 作为太阳能集热系统的集热工质，该凝结水经太阳能 集热系统后被加热至压力为 0.4 MPa、 温度为 144℃的 蒸汽，以此作为 CO2捕捉系统中溶液再生的热源，利 用其汽化潜热来提供再沸器溶剂再生所需要的热负 荷，出再沸器的为相应压力下的饱和水，并将其返回 至回热系统。 系统中风机的主要作用是补偿压降，由于吸收塔 操作时的压力高于大气压，因此烟道气需要用风机压 缩。 冷凝器的作用是用来降低各股流体的温度。在烟 道气进入风机前冷凝器将其温度降至 40℃， 然后进入 吸收塔，因为 MEA 和 CO2吸收反应在温度较低一般 为 40℃时反应完全，同时较低的温度也可以降低溶 剂降解和设备腐蚀的速率。 5. 集成系统的能耗特性分析集成系统的能耗特性分析 换热器的主要作用是用来交换吸收塔底部低温出 料和再生塔底部高温出料的热量，它作为一个逆流换 热器，在富液进入再生塔前对其加热，使之达到最大 换热量。 5.1. 集成系统运行能耗计算模型的构建集成系统运行能耗计算模型的构建 针对前述集成系统，采用等效焓降法[6]建立集成 系统运行能耗的分析与计算模型如下。 再生塔的作用是将 CO2从富液中解吸出来，得到 纯净的 CO2，再生后的贫液 MEA 继续循环利用。再 生塔的塔底加热介质为饱和水蒸气或微过热水蒸汽， 塔顶可以使用循环水做冷却介质。溶剂再生的能耗为 本系统的主要能耗。 5.1.1. 再沸器入口蒸汽流量再沸器入口蒸汽流量 对于再沸器列热平衡方程如下  2 CO DhhDQ 进出总汽 式中D汽再沸器入口蒸汽流量，t/h h进再沸器入口水蒸汽焓，kJ/kg h出再沸器出口水焓，kJ/kg 4. 集成系统的工艺流程集成系统的工艺流程 2 CO D 总CO2总的排放量，t/h Q脱除单位CO2所需能耗，kJ/tCO2传统利用汽轮机抽汽提供溶液再生能耗的碳捕捉 Figure 4. Craft flow diagram of CO2 capture system 图图 4. CO2捕捉系统工艺流程图捕捉系统工艺流程图 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂捕捉系统能耗特性分析 CO2 14 Figure 5. Craft flow diagram of new type integration system 图图 5. 新型集成系统工艺流程新型集成系统工艺流程 δ碳捕捉率， 表示二氧化碳捕捉量占二氧化碳 排放总量的比例。 上式中求出的再沸器入口蒸汽量也就是太阳能集 热系统的出口蒸汽量，而在太阳能集热系统中，通过 对集热器的布置和汽水分离器的选型，可使得太阳能 集热系统的入口水量等于系统出口的蒸汽量。 定义 α 为太阳能集热系统入口水流量占回热系统 主给水流量的份额，其计算式如下 0 DD 水 式中D水 D汽 5.1.2. 能耗分析能耗分析 由图5可知，600 MW机组回热系统由八级回热 加热器组成，从右至左其编号依次为1到8号。按照 等效焓降法，凝结水出系统属于带工质的热量离开系 统，它的作功损失为ΔH1 1H h水 – h补水，[kJ/kg] 式中h水凝结水泵出口凝结水焓，kJ/kg； h补水凝汽器补水焓，取补水温度20℃，其 焓值为83.86 kJ/kg。 对于CO2捕捉系统再沸器出口的饱和水，可以将 其返回机组回热系统加以利用，按照等效焓降法，其 属于热水携带热量入系统，它所带来的等效热降变化 为ΔH2，按照其引入回热系统不同地点以及不同方式 来划分，其计算式如下 1 返回主凝结水管道， 分为从4号加热器出口返 回系统方案1和从3号加热器出口返回系统方案2， 计算公式为  21 1 j jjr r Hht r         出 ，[kJ/kg] 式中 j t第j级加热器的出口水焓，kJ/kg； ηj1第j 1级加热器的抽汽效率； τr1 kg水在第j级加热器中的焓升，kJ/kg。 2 作为补水从除氧器补入系统方案3，计算公 式为  2 1 m mmr r Hth r        出 ，[kJ/kg] 式中tm除氧器出口水焓，kJ/kg。 3 从4号加热器疏水管路返回系统方案4，计 算公式为 Copyright 2011 Hanspub SE 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂捕捉系统能耗特性分析 15 CO2  1 1 21 1 j m sjjrrrr r mr Hht           出     出 ，[kJ/kg] ，[kJ/kg] 在THA 9127.320 kmo 式中式中 sj t第j级加热器疏水焓，kJ/kg； r 第r级加热器的疏水放热量，kJ/kg。 综上所述可得 12 HHH 装置效率相对提高100 i H HH     5.2. 不同工况下碳捕捉系统能耗特性分析不同工况下碳捕捉系统能耗特性分析 5.2.1. 计算用基础数据计算用基础数据 计算用煤质资料及汽轮机组热力性能数据如表2 和表3所示。 5.2.2. THA 工况工况 依据表3数据，在THA工况下，机组循环吸热 量、主蒸汽等效热降及循环热效率的计算结果如下 00gszrp 2655.068 kJ/kgQhh  0 1225.075 kJ/kgH ； 0 0 0 46.141 H Q  Table 2. The elemental analysis of coal composition 表表 2. 煤的元素分析成分表 煤的元素分析成分表 煤的 收到基 Car Har Oar Nar Sar 灰分 Aar水分 Mar 比例 56.97 3.5 9.18 0.94 0.7 11.6517.06 Table 3. Steam turbine thermal perance parameter at three working conditions 表表 3. 三种工况下的汽轮机热力性能参数 三种工况下的汽轮机热力性能参数 THA 75 THA 50 THA 主蒸汽流量D0 1803.938 t/h 1345.527 kJ/kg 938.62 kJ/kg 给水焓值hgs 1202.3 kJ/kg 1120.0 kJ/kg 1034.5 kJ/kg 主蒸汽焓值h0 3396.9 kJ/kg 3396.9 kJ/kg 3459.8 kJ/kg 排汽焓值hc 2341.9 kJ/kg 2384.3 kJ/kg 2446.0 kJ/kg 再热吸热量σ 521.3 kJ/kg 545.8 kJ/kg 457.6 kJ/kg 凝结水焓值hn 136.3 kJ/kg 136.3 kJ/kg 136.3 kJ/kg 泵功τp 25.4 kJ/kg 25.5 kJ/kg 20.3 kJ/kg 工况下，脱硫后烟气中CO2流量为 l/h，约合401.6 t/h，由模拟可知每吸收1 吨CO2最低能耗约为3.55 GJ[7-9]。 太阳能集热系统出口 微过热蒸汽0.4 MPa、144℃[10]汽化潜热为2132.53 kJ/kg。凝结水泵出口水参数为1.724 MPa，32.54℃。 在上述条件下，600 MW燃煤机组在THA工况不同碳 捕捉率下的碳捕捉量、溶剂再生所需蒸汽量太阳能集 热系统入口水流量和不同方案下碳捕捉系统所带来的 机组作功变化及循环热效率的相对变化情况如表4。 可 以看出随着碳捕捉量的增加， 四种方案的机组作功变化 和循环热效率都在增加。其中方案三的增益较为明显。 5.2.3. 75 THA 工况工况 依据表3数据，在75 THA工况下，机组循环 吸热量、主蒸汽等效热降功及循环热效率的计算结果 如下 0 2769.354 kJ/kgQ ，； 0 1244.091 kJ/kgH  0 44.9235 在75 THA工况下，脱硫后烟气中CO2流量 6936.895 kmol/h，约合305.22 t/h。600 MW燃煤机组 在75 THA工况不同碳捕捉率下的碳捕捉量、溶剂 再生所需蒸汽量太阳能集热系统入口水流量和不同 方案下碳捕捉系统所带来的机组作功变化及循环热效 率的相对变化的情况如表5。 5.2.4. 50 THA 工况工况 依据表3数据，在50 THA工况下，机组循环 吸热量、主蒸汽等效热降功及循环热效率的计算结果 如下 工 况 参 数 0 2848.457 kJ/kgQ ，； 0 1211.499 kJ/kgH  0 42.5318 在50 THA工况下，脱硫后烟气中CO2流量 4680.122 kmol/h，约合205.93 t/h，表6给出了该工况 下不同碳捕捉率的碳捕捉量、抽水量情况和不同方案 下碳捕捉系统所带来的机组作功变化及循环热效率的 相对变化情况。 通过表4表6的对比分析可以看出， 在三种不同 的工况下，第3种方案较其他方案所带来的机组循环 热效率的相对增益较大。 图6为THA、75 THA、50 THA工况下方案3的装置热经济性相对提高值与碳捕 捉率的关系。 Copyright 2011 Hanspub SE 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂 CO2捕捉系统能耗特性分析 Copyright 2011 Hanspub SE 16 Table 4. The energy consumption characteristics analysis data for the 600 MW unit with CO2 capture at THA working condition 表表 4. 600 MW 机组机组 THA 工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据 δ 5 15 20 30 40 2 CO Dt 20.08 60.24 80.32 120.48 160.64 D水t 33.43 100.28 133.71 200.56 267.42 ΔH1 0.97 2.92 3.89 5.83 7.77 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 1.43 0.46 0.04 4.30 1.38 0.11 5.73 1.84 0.15 8.59 2.76 0.22 11.46 3.68 0.30 方案2 1.36 0.39 0.03 4.08 1.17 0.10 5.44 1.56 0.13 8.16 2.33 0.19 10.88 3.11 0.25 方案3 1.56 0.59 0.05 4.69 1.77 0.14 6.25 2.36 0.19 9.38 3.55 0.29 12.50 4.73 0.38 方案4 1.10 0.13 0.01 3.29 0.38 0.03 4.39 0.50 0.04 6.59 0.76 0.06 8.78 1.01 0.08 δ 50 60 70 80 90 2 CO Dt 200.8 240.96 281.12 321.28 361.44 D水t 334.27 401.12 467.98 534.83 601.69 ΔH1 9.72 11.66 13.60 15.55 17.49 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 14.32 4.60 0.37 17.18 5.52 0.45 20.056.44 0.52 22.917.36 0.60 25.77 8.28 0.67 方案2 13.60 3.89 0.32 16.33 4.67 0.38 19.055.44 0.44 21.776.22 0.51 24.49 7.00 0.57 方案3 15.63 5.91 0.48 18.75 7.09 0.58 21.888.27 0.67 25.009.45 0.77 28.13 10.640.86 方案4 10.98 1.26 0.10 13.17 1.51 0.12 15.371.77 0.14 17.572.02 0.16 19.76 2.27 0.19 Table 5. The energy consumption characteristics analysis data for the 600 MW unit with CO2 capture at 75 THA working 表表 5. 600 MW 机组机组 75 THA 工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据 δ 5 15 20 30 40 2 CO Dt 15.26 45.78 61.04 91.57 122.09 D水t 25.40 76.21 101.62 152.43 203.24 ΔH1 0.99 2.97 3.96 5.94 7.92 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 1.54 0.55 0.04 4.61 1.64 0.13 6.15 2.19 0.18 9.22 3.28 0.26 12.30 4.38 0.35 方案2 1.42 0.43 0.03 4.27 1.30 0.10 5.69 1.73 0.14 8.54 2.60 0.21 11.39 3.46 0.28 方案3 1.67 0.68 0.05 5.01 2.04 0.16 6.69 2.72 0.22 10.034.09 0.33 13.37 5.45 0.44 方案4 1.11 0.12 0.01 3.33 0.36 0.03 4.44 0.48 0.04 6.66 0.72 0.06 8.88 0.96 0.08 δ 50 60 70 80 90 2 CO Dt 152.61 183.13 213.65 244.18 274.70 D水t 254.05 304.86 355.67 406.48 457.29 ΔH1 9.90 11.88 13.86 15.84 17.82 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 15.37 5.47 0.44 18.45 6.57 0.53 21.527.66 0.61 24.608.76 0.70 27.67 9.85 0.79 方案2 14.23 4.33 0.35 17.08 5.20 0.42 19.926.06 0.49 22.776.93 0.55 25.62 7.80 0.62 方案3 16.71 6.81 0.54 20.06 8.17 0.65 23.409.54 0.76 26.7410.90 0.87 30.08 12.26 0.98 方案4 11.10 1.20 0.10 13.32 1.44 0.12 15.541.68 0.13 17.761.92 0.15 19.98 2.16 0.17 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂捕捉系统能耗特性分析 17 CO2 Table 6. The energy consumption characteristics analysis data for the 600 MW unit with CO2 capture at 50 THA working condition 表表 6. 600 MW 机组机组 50 THA 工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据工况下碳捕捉系统能耗特性分析数据 δ 5 15 20 30 40 2 CO Dt 10.30 30.89 41.19 61.78 82.37 D水t 17.14 51.42 68.56 102.84 137.12 ΔH1 0.96 2.87 3.83 5.75 7.66 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 1.51 0.56 0.05 4.54 1.67 0.14 6.06 2.22 0.18 9.08 3.34 0.27 12.11 4.45 0.37 方案2 1.35 0.39 0.03 4.06 1.18 0.10 5.41 1.58 0.13 8.11 2.37 0.20 10.82 3.16 0.26 方案3 1.61 0.66 0.05 4.84 1.97 0.16 6.46 2.62 0.22 9.68 3.94 0.32 12.91 5.25 0.43 方案4 1.01 0.05 0.004 3.03 0.15 0.01 4.04 0.21 0.02 6.05 0.31 0.03 8.07 0.41 0.03 δ 50 60 70 80 90 2 CO Dt 102.97 123.56 144.15 164.74 185.34 D水t 171.40 205.69 239.97 274.25 308.53 ΔH1 9.58 11.49 13.41 15.32 17.24 ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi ΔH2 ΔH δηi 方案1 15.14 5.56 0.46 18.17 6.67 0.55 21.197.79 0.64 24.228.90 0.73 27.25 10.01 0.82 方案2 13.52 3.16 0.26 16.23 4.74 0.39 18.935.52 0.45 21.646.31 0.52 24.34 7.10 0.58 方案3 16.14 6.56 0.54 19.37 7.87 0.65 22.599.19 0.75 25.8210.50 0.86 29.05 11.81 0.97 方案4 10.09 0.51 0.04 12.11 0.62 0.05 14.130.72 0.06 16.140.82 0.07 18.16 0.93 0.08 Figure 6. The curve relationship of option 3 between the relative changes in thermal efficiency and carbon capture rate 图图 6. 方案方案 3 热效率相对变化与碳捕捉率之间的关系曲线热效率相对变化与碳捕捉率之间的关系曲线 由图6可看出，机组热经济性相对提高程度随碳 捕捉率的增加而增大。 当碳捕捉率为90时， 在THA、 75 THA及50 THA工况下方案3的循环热效率分 别增加了0.86、0.98和0.97。 按煤价800元/吨，600 MW机组在THA、75 THA及50 THA工况下发电标准煤耗分别为320.54 g/kWh、324.82 g/kWh和328.72 g/kWh。可得出全年 标准煤耗量年利用小时5000 h分别为961,620 t、 730,845 t和493,080 t。 当碳捕捉率为90时， 在THA 工况下方案3使得标准煤耗降低2.76 g/kWh，全年节 约标准煤8276.7 t，节省了约662万元。 目前利用太阳能利用成本较高，但一次能源是不 可再生的，利用太阳能将是一个合理的选择，我们工 作的主要任务就是如何提高太阳能规模化产业化，从 而降低太阳能的利用成本。 6. 结论与展望结论与展望 1 新型CO2减排系统与利用汽轮机抽汽提供溶 液再生能耗相比，不仅没有降低机组热经济性，反而 使机组的相对效率有了一定程度的提高。 2 根据节能理论，分别求解出THA、75 THA、 50 THA工况下不同碳捕捉率对应的四种方案的热 经济性变化情况。得出将再沸器出口水作为补水从除 氧器补入系统时的循环热效率的相对提高值最大，并 且随碳捕捉率的增大而增加。 3 从上述的计算分析中可以看出， 新型的集成系 统降低了CO2减排的能耗，但对太阳能集热系统的技 术有一定得要求。因此开发成本更低、效率更高的太 阳能集热系统，是进一步降低CO2减排成本的一个研 究方向。 Copyright 2011 Hanspub SE 陈海平 等  基于太阳能集热技术的火电厂捕捉系统能耗特性分析 CO2 18 参考文献参考文献 References [1] 胡兆光. 中国特色的低碳经济、能源、电力之路初探[J]. 中国 能源, 2009, 3211 16-19. [2] 仲伟龙. CO2化学吸收技术研究[D]. 浙江大学, 2008. [3] 徐刚. 减排 CO2的能源动力系统综合评价与多目标优化[D]. 中国科学院工程热物理研究所, 2007 12. [4] 廖伟初, 柯秀芳. 太阳能集热器在中高温蒸汽生产中的应用 [J]. 节能技术, 2008, 26150 328-331. [5] 王军, 张耀明, 刘德有, 孙利国, 安翠翠. DSG 技术在槽式太 阳能热发电中的实践[J]. 太阳能, 2007, 3 20-22. [6] 林万超. 火电厂热系统节能理论[M]. 西安 西安交通大学, 1994. [7] D. Singh, E. Croiset, P. Douglas and M. Douglas. Techno-eco- nomic study of CO2 capture from an existing coal-fired Power Plant MEA scrubbing vs O2/CO2 recycle combustion. Energy Conversion Management, 2003, 4419 3073-3091. [8] H. Article, J. M. Perera, S. E. Kentish, et a1. CO2 absorption behavior with a novel random packing super miniring. Sepa- ration Science and Technology, 2007, 424 701-7l6. [9] Z. W. Liang, L. P. T. Uthiku and R. Idem. Simulation of the effects of lcan loading and flue Gas temperature with and without a saturator on energy requirements forabsorption of CO2 in 30 wt MEA solution using ProMax2.0. Ottawa 58th Canadian Chemical Engineering Conference, 2008 20-22. [10] 黄斌, 许世森, 郜时旺. 华能北京热电厂CO2捕集工业试验研 究[J]. 中国电机工程学报, 2009, 2917 14-15. Copyright 2011 Hanspub SE