火电厂碳减排技术的优化研究与战略分析

发布时间：2017-07-27 16:28

  本文关键词：火电厂碳减排技术的优化研究与战略分析

  更多相关文章： 中国火力发电 CO_2减排 系统优化 情景分析 低碳燃料替代

【摘要】：进入21世纪以后,CO_2过度排放所引发的全球变暖问题,已然成为人类社会所面临的最严峻的挑战之一。世界统计机构公布的最新数据显示,中国已经超越美国成为世界上最大的CO_2排放者。中国电力工业特别是火电行业的CO_2排放占到全国总排放量的40%左右,因此火电行业的CO_2减排问题需要给予重点关注。就火电行业而言,目前比较成熟的CO_2减排方法主要分为三类：提高能源利用效率、CO_2捕集与封存以及低碳燃料替代。这三种减排方法各有优缺点：其中,提高能源利用效率减排效果直接但减排潜力有限；CO_2捕集与封存作为一种新兴的减排技术,因能量消耗巨大、经济代价昂贵,大多数目前仍处在理论完善阶段；低碳燃料替代综合性能良好,但对中国平衡自身的天然气供需关系提出了考验。针对CO_2捕集与封存技术能耗巨大、成本高昂的问题,文章提出一种改进型CO_2分离提纯系统。该系统由深冷分离和精馏提纯两个子系统组成：深冷分离子系统通过增加混合气压力来提高CO_2相变温度,并采用多级分离、多级压缩的方式确保较高的分离率；精馏提纯子系统为连续高压近常温条件下的低温精馏过程。模拟结果显示：改进性系统能将90.4%的CO_2从混合气中分离出来,回收能耗仅为0.452 MJ/kg CO_2,而分离出的CO_2产品纯度高达99.9%,节能效果明显；技术经济性方面,该系统的比投资仅为0.470 M$/(kg·s-1)、回收成本约为14$/t CO_2,经济性能优良。与此同时,为了探讨低碳燃料替代对于中国火电碳减排事业的潜在影响,以2020、2025和2030年为预测年份,创建了基础、积极和深度减排三种情景,进行定量情景分析。结果显示：低碳燃料替代不仅有利于实现中国电力工业能源消费结构的优化及多样化,还能大幅削减火电的CO_2排放量。在深度减排情景下,2030年其最大CO_2减排潜力可达约4.19亿吨,减排成本可控约为10～104$/tCO_2。此外,它还能有效抑制传统污染物如SO2、NOx和烟尘的排放,有助于推动中国火电的环保进程。
【关键词】：中国火力发电 CO_2减排 系统优化 情景分析 低碳燃料替代
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X773
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 背景10
• 1.2 中国碳减排的严峻形势及其成因10-13
• 1.2.1 中国碳减排的总体形势10-11
• 1.2.2 中国CO_2排放过度增长的驱动因素11-13
• 1.3 中国火电行业碳减排的必要性13-15
• 1.3.1 中国电力工业发电量构成分析13-14
• 1.3.2 中国火电行业的发展趋势分析14-15
• 1.4 国内外研究现状15-16
• 1.5 论文研究内容16-17
• 第2章 火电碳减排技术的对比分析17-29
• 2.1 提高能源利用效率17-20
• 2.1.1 传统及新型节能技术17-18
• 2.1.2 提高能源利用效率的CO_2减排特性18-20
• 2.2 二氧化碳捕集与储存技术20-22
• 2.2.1 技术分类及简介20-21
• 2.2.2 典型CCS技术的CO_2减排特性21-22
• 2.3 低碳燃料替代22-25
• 2.3.1 天然气联合循环发电22-23
• 2.3.2 天然气发电的CO_2减排特性23-25
• 2.4 火电碳减排技术的对比分析25-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 一种改进型CO_2分离提纯系统29-39
• 3.1 理论基础29-30
• 3.1.1 深冷分离法29
• 3.1.2 精馏原理29-30
• 3.2 改进型系统流程及模拟30-34
• 3.2.1 系统流程介绍30-32
• 3.2.2 模拟分析32-34
• 3.3 系统技术经济性分析34-38
• 3.3.1 设备隔夜成本估算34-35
• 3.3.2 系统总投资计算35-36
• 3.3.3 技术经济性比较36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 低碳燃料替代的情景分析39-49
• 4.1 情景设计39-40
• 4.2 评价指标40-42
• 4.2.1 化石能源消耗量40-41
• 4.2.2 CO_2排放量41
• 4.2.3 CO_2减排成本41-42
• 4.3 情景分析结果42-45
• 4.3.1 燃煤消耗量42-43
• 4.3.2 天然气消耗量43-45
• 4.3.3 CO_2排放量45
• 4.4 讨论45-47
• 4.4.1 主要减排方式的经济性对比45-47
• 4.4.2 传统污染物排放对比47
• 4.5 本章小结47-49
• 第5章 结论与展望49-51
• 参考文献51-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-58
• 致谢58

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本文编号：582346