摘要
富氧燃烧是当前锅炉电站中捕集二氧化碳的最有前景的技术之一，O2/CO2的燃烧氛围下有利于烟气中CO2的富集，同时有助于抑制NOx的生成。O2/H2O富氧燃烧系统作为新型富氧燃烧技术，通过回收烟气中的冷凝水来调节炉膛燃烧温度，避免了烟气中杂质气体的富集，并且用冷凝水代替烟气使得系统的布置更简单、紧凑。加压富氧燃烧是近年来提出的新技术，在常压富氧燃烧的基础上，回收了烟气中水蒸气的潜热，提高系统的整体效率。为证明加压富氧燃烧技术的应用前景，需要将加压系统与常压系统进行比较，通过热力学分析对常压和加压下的O2/CO2和O2/H2O系统进行研究和评价。 本文以传统的燃煤电站为基础，在AspenPlus上进行模拟，并增加了空气分离装置(ASU)和CO2压缩净化装置(CPU)，构建600MW超临界O2/CO2和O2/H2O富氧燃烧系统。对常压和加压下的系统进行灵敏度分析，在边界条件相同时，研究炉膛燃烧温度、燃烧压力、漏风、循环方式、循环设备升压等对系统性能的影响。回收了ASU和CPU的压缩功以及排烟余热，作为ASU、CPU和烟气加热器取代原本的给水加热器，用来加热低温给水，从而减少汽轮机抽汽、提高系统效率。余热回收的效果受到三股余热加热器的布置方式的影响，通过模拟多种布置方式，找出最佳的优化方案。 对常压O2/CO2、常压O2/H2O、加压O2/CO2和加压O2/H2O四种富氧燃烧系统的研究结果表明，在相同的边界条件下，基准工况的系统净效率与炉膛燃烧温度正相关，与漏风和循环设备升压负相关。对于O2/CO2系统，湿式循环的系统效率略高于干式循环。对加压系统的燃烧压力进行研究，在1~80bar的范围中，系统的净功率先增加后减小，在10bar左右达到最大值。对四种富氧燃烧系统的基准工况进行余热回收，优化后的加压湿式循环O2/CO2富氧燃烧系统的净效率最高，达到了35.93%。尽管加压O2/H2O系统效率次之为34.44%，但是换热面积最小，拥有经济成本较低的优势，仍然有着较大的优化空间和广阔的应用前景。
NETL