利用LNG冷能的富氧燃烧燃气动力系统集成建模与优化

发布时间：2020-07-30 17:57

【摘要】：随着社会经济的发展,能源结构的调整,天然气作为高效,清洁的能源已经得到越来越广泛的运用。为了应对全球气候变化,减排CO_2是当今人类在能源生产中面临的最大挑战。富氧燃烧发电技术是目前为止唯一能够大规模捕集CO_2的商业化可行技术。本文在查阅总结大量国内外文献的基础上,对利用液化天然气(LNG)冷能的富氧燃烧燃气动力系统展开研究,主要内容如下:利用流程模拟软件Aspen Plus建立利用LNG冷能的富氧燃烧燃气动力系统模型。模拟运行计算后得出,当液体空分产品的生产功耗为常规空分流程的50%时,高压氧气的生产功耗为234.7 kW·h·t-1,比常规的三塔空分流程低20.6%;相对常规富氧燃烧系统,利用LNG冷能的富氧燃烧燃气动力系统(简称新系统)的发电效率为54.4%,比常规富氧燃烧系统高3.9%;氧气摩尔纯度为95%,CO_2捕集率为96.5%时,新系统捕集单位CO_2的能耗(SPECCA)为1.72 MJLHV·kg-1 CO_2,比常规富氧燃烧系统低46.3%;与其他利用LNG冷能的富氧燃烧燃气动力流程相比,新系统的?效率基本相当,但捕集单位CO_2所消耗的LNG冷能(SLNCC)仅为1.8 kgLNG·kg-1CO_2,远低于同类型流程所需的8.7~32.8 kgLNG·kg-1CO_2,因此采用本文的新流程利用等量的LNG冷能可以经济地减排更多CO_2。同时,本文对利用LNG冷能的富氧燃烧燃气动力系统中的一些关键工艺参数进行优化分析,结果表明:(1)在空分装置中增加液体产品的产量可以有效地降低单位高压氧气产品能耗,从而提升系统的发电效率;(2)系统最适高压氧气浓度为95%~97%之间;(3)当氧气摩尔浓度为95%时,系统的CO_2捕集率取96.5%时,捕集单位CO_2的能耗(SPECCA)最低;(4)系统中燃气透平的进气温度(TIT)越高,燃气轮机压缩比越大,系统的发电效率越高;(5)蒸汽循环中主蒸气的压力及温度越高蒸汽推动电机做功越多,可以提高系统的输出功及发电效率越高;(6)当空分装置中液体产品摊更多能耗,可以大幅提高系统的发电效率。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ511

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