摘要
目前，通过实现对清洁能源的替代以及提高能源的利用效率，是实现热力发电厂捕碳减排的新思路。基于某660MW二次再热机组，本文确立了3种太阳能-二次再热燃煤碳捕集系统的耦合方案。方案一为利用太阳能系统取代一号高压加热器，通过排挤汽轮机抽汽以获取更高的热效率；方案二是将太阳能系统用于加热回热系统中的主凝结水，捕碳系统中的再生能耗来自于汽轮机中压缸的排汽。方案三中捕碳系统所需的再生热源同时来自于中压缸排与太阳能系统。且根据气象条件的改变及能量的需求变化灵活调节各阀门开度，即适时改变再沸器系统的两种汽源比例。 通过建立热力学分析、(火用)分析及燃料(火用)贡献度分析的矩阵模型，计算出各个系统的热经济性指标、(火用)分析指标、平均化太阳能捕碳成本、发电成本及外部燃料(火用)贡献度。结果表明：3种方案均可改善系统的热力性能，通过对比各热经济性指标，确立了方案二，即太阳能集热器集成在一号高压加热器、且中压缸的排汽为再沸器系统提供再生能耗的集成方案。然而，与方案三比，方案二中的热经济指标，包括煤耗率，发电效率和循环热效率等略处劣势，锅炉和回热系统中的(火用)损失也高于方案三。但是方案二具有更优越的经济性，其投资和利用潜力更具竞争力。 针对方案二的参数灵敏度分析表明，随碳捕集率或再生能耗的提高，机组煤耗率随之增大，循环热效率和发电效率逐渐减小。碳捕集率每增加1%，耦合系统中汽轮机的(火用)损失将减少4.424kJ/kg，其(火用)效率将增加0.1%。随太阳能辐射强度增强，系统的平均化太阳能捕碳成本和太阳能(火用)贡献度逐渐降低，而锅炉、一次再热和二次再热系统的燃煤(火用)贡献度逐渐增加。当对方案三进行优化时，在太阳能系统的热量与再沸器所需的热量比为φ=0.3的情况下，耦合系统具有较好的热性能及合理的不可逆程度。在节能减排的号召下，选取φ=0.3时的方案三更具投资与经济效益。
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