天然氣電廠CCS Ready評(píng)估——高井電廠CCS Ready的條件評(píng)估及能耗分析.pdf

1、近年來(lái)，隨著人類(lèi)工業(yè)活動(dòng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的化石燃料燃燒以及綠色植被的減少，大氣中CO2的含量逐年增加。應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，CO2的減排勢(shì)在必行。
　　目前，在降低CO2排放量的方法中，CO2的捕集和封存技術(shù)(CCS)將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。CCS技術(shù)可將CO2從排放源中捕獲，然后永久的封存于地下。然而，實(shí)施CCS目前仍然面臨著重大的技術(shù)、法律、政策、以及大規(guī)模實(shí)施的經(jīng)濟(jì)障礙。解決這些障礙，需要一定的時(shí)間，因此，CCS Ready的

2、概念應(yīng)運(yùn)而生。
　　作為清潔能源，天然氣發(fā)電相對(duì)環(huán)保，天然氣電廠具有更高的能源效率。但在燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組產(chǎn)生的煙道氣中仍存在大量的二氧化碳。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，天然氣發(fā)電廠需通過(guò)CCS技術(shù)減少二氧化碳的排放。當(dāng)強(qiáng)制減排的監(jiān)管措施和經(jīng)濟(jì)激勵(lì)機(jī)制出現(xiàn)，CCS Ready電廠能夠較容易地改造成CCS電廠。
　　本文主要研究了:
　　(1)天然氣發(fā)電的基本情況以及國(guó)內(nèi)外CCS和CCS Ready的定義、研究現(xiàn)狀、CCS R

3、eady的國(guó)際基準(zhǔn)和法規(guī)。以高井NGCC-CHP電廠為例，計(jì)算得出電廠在全廠90％CO2捕獲規(guī)模下的CO2捕獲量為445.2t/h。根據(jù)電廠實(shí)際情況及捕獲量，參考國(guó)際學(xué)術(shù)研究及以往使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)比CO2捕獲技術(shù)方案，為高井電廠選擇燃燒后捕獲CO2MEA化學(xué)吸收法。
　　(2)采用Aspen Plus模擬軟件對(duì)捕獲流程進(jìn)行模擬，得出高井電廠CO2捕獲系統(tǒng)的尺寸。模擬計(jì)算出高井電廠捕獲設(shè)備共18套，其中洗滌塔塔徑7m，高24m;吸收塔塔

4、徑10m，高27m;再生塔塔徑6m，高21m。
　　(3)采用Aspen Plus模擬軟件對(duì)捕獲流程進(jìn)行模擬，得出高井電廠CO2捕獲系統(tǒng)的電耗、能耗和物耗，并通過(guò)調(diào)節(jié)主要參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化工藝過(guò)程。模擬得出捕獲系統(tǒng)每捕獲1噸CO2消耗的能量為3.53GJ/tCO2，捕獲系統(tǒng)的總電耗為74MW/h，消耗循環(huán)冷卻水量為114m3/tCO2。調(diào)節(jié)吸收劑濃度、貧液負(fù)荷、再生塔壓力、再生塔入口富液溫度，最終得出，MEA吸收劑最佳濃度為30％，貧

5、液負(fù)荷在0.25molCO2/mol MEA，再生塔壓力為2bar，再生塔入口溫度為90℃時(shí)，捕獲條件最優(yōu)。
　　(4)電廠蒸汽循環(huán)與CO2吸收系統(tǒng)的整合辦法。對(duì)比了三種外部供熱系統(tǒng)為再沸器提供能量的方案，最終選擇應(yīng)用電廠內(nèi)部的蒸汽循環(huán)供給再生所需能量。分析得出選擇中壓和低壓后部分330℃、0.36MPa蒸汽作為進(jìn)入再生塔底部再沸器熱源，根據(jù)模擬得出的CO2捕獲能耗，計(jì)算出全廠三臺(tái)機(jī)組需要的總蒸汽量為598.94t/h。
　

6、　(5)高井NGCC-CHP電廠滿(mǎn)足CCS Ready要求的必要條件和障礙，主要對(duì)捕獲就緒方面做出詳細(xì)評(píng)估。目前，高井電廠在煙氣脫硫脫硝、冷卻水系統(tǒng)和消防方面已經(jīng)達(dá)到了捕獲就緒的要求。高井電廠還需要進(jìn)行捕獲設(shè)備和改造空間的預(yù)留，蒸汽輪機(jī)及輔助系統(tǒng)的改造，增加捕獲污水處理系統(tǒng)、相關(guān)電氣及管道構(gòu)架設(shè)施、汽水分析監(jiān)測(cè)點(diǎn)并做好CCS電廠安全運(yùn)行預(yù)案;估算得出高井電廠新增總面積約為90020m2，其中CO2捕獲設(shè)備占地面積為87320m2，污水處

7、理廠、藥品倉(cāng)庫(kù)、維修車(chē)間、停車(chē)場(chǎng)、卸貨區(qū)等占地面積2700m2，畫(huà)出捕獲設(shè)備的平面示意圖。另外，介紹了運(yùn)輸就緒和封存就緒的基本要求，并根據(jù)高井電廠的實(shí)際情況做出評(píng)估。
　　(6)選擇高井電廠蒸汽輪機(jī)的改造方案。分別對(duì)比低壓氣缸節(jié)流、低壓氣缸浮壓以及低壓氣缸離合連接改造的優(yōu)缺點(diǎn)以及對(duì)電廠的影響，最終選擇低壓氣缸浮壓的方式作為高井NGCC-CHP電廠的蒸汽輪機(jī)改造方案。
　　(7)電廠在ISO工況下，添加CO2捕獲設(shè)備對(duì)電廠整體