减排二氧化碳的IGCC 系统技术经济性分析.pdf

减排二氧化碳的 IGCC 系统 技术经济性分析 Technical and Economic Assessment for IGCC with CCS (申请清华大学工学硕士学位论文) 培 养 单 位 ： 热能工程系 学 科 ： 动力工程及工程热物理 研 究 生 ： 张 建 府 指 导 教 师 : 李 政 教 授 二○○九年五月 减 排 二 氧 化 碳 的 I G C C 系 统 技 术 经 济 性 分 析 张 建 府 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解清华大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 清华大学拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包 括：（1）已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文，学校可以 采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；（2）为 教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资 料室等场所供校内师生阅读，或在校园网上供校内师生浏览部分内 容；（3）根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图 书馆报送可以公开的学位论文。 本人保证遵守上述规定。 （必威体育官网网址的论文在解密后遵守此规定） 摘 要 摘 要 随着近年来二氧化碳排放的快速增长，气候变化问题逐渐引起人们的 重视，减排二氧化碳的呼声日益高涨，其相关技术、经济及政策方面的研 究正在逐步加强。提高能效和发展可再生能源是减排二氧化碳气体的优先 选择，在此之后，碳捕集与埋存技术（CCS ）被认为是进一步控制二氧化 碳排放的重要技术选择。 整体煤气化联合循环系统（IGCC ）是实现燃烧前分离回收 CO2 的可 能方式之一。IGCC 系统具备传统环保方面优越的性能，同时比较容易进 行碳捕集，越来越受到人们的关注。为了更全面的认识 IGCC 系统减排 CO2 的技术与经济性能，本文提出了在 IGCC 系统进行 CO2 捕集并结合 CO2 强化采油的 CCS 示范情景，通过建立系统能量模型及经济性评价模型， 对碳捕集前后系统的技术与经济性能进行分析。 IGCC 电站技术经济性能研究的基础是建立系统能量模型和经济性评 价模型。本文首先对组成系统各个单元部件的性能进行分析并建立相应研 究模型，然后进行全系统的模拟。建模过程中充分利用 Aspen plus 及 Gate cycle 流程模拟软件各自的优势分别进行化工单元及动力单元的系统模拟。 在获得系统物质能量数据的基础上，本文通过工程经济学相关方法对 IGCC 电站碳捕集、CO2 管道运输及强化采油的成本进行初步估算。 本文对碳捕集前后 IGCC 系统的技术、经济性能进行了详细的分析。IGCC 电站进行碳捕集时，供给燃气轮机的燃料变成了氢气燃料。由于燃料特性的变 化，燃气轮机除了需要进行适当的硬件改造外，还需要重新设定运行工况 点。为此本文通过建立燃机变工况模型，对燃气轮机燃用富氢燃料时的主要系 统参数进行计算，分析参数的变化规律。在此基础上，本文计算了电站碳捕集 后的性能参数，并对比了碳捕集前后电站