塔式太陽能輔助燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)鈣基碳捕集系統(tǒng)設(shè)計

劉蘭華，王瑞林，洪慧

塔式太陽能輔助燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)鈣基碳捕集系統(tǒng)設(shè)計

劉蘭華1，王瑞林1，洪慧2*

（1．南京師范大學(xué)能源與機械工程學(xué)院，江蘇省 南京市 210042；2．中國科學(xué)院工程熱物理研究所，北京市 海淀區(qū) 100080）

化石能源電站是最大的CO2集中排放源，開展燃煤、燃氣等化石能源電站碳減排是實現(xiàn)碳中和的必經(jīng)之路。相較于其他碳捕集技術(shù)，堿金屬基固體碳捕集具有捕集效率高、反應(yīng)能耗低等優(yōu)勢，但其過高的再生能耗仍會大幅影響燃煤電站性能。對此，提出了利用塔式太陽能聚光集熱輔助燃氣蒸汽聯(lián)合發(fā)電煙氣碳捕集的系統(tǒng)。以某467MW燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站為原型開展系統(tǒng)設(shè)計并完成性能分析。與原始系統(tǒng)相比，設(shè)計系統(tǒng)發(fā)電功率提升42.43MW，發(fā)電效率達到63%。相較于依靠化石能源自身捕集CO2的參比系統(tǒng)，設(shè)計系統(tǒng)發(fā)電功率提升148.5MW，發(fā)電效率提升約18個百分點。選取春分日作為典型日進行系統(tǒng)變工況分析，結(jié)果表明：系統(tǒng)可實現(xiàn)全天6h以上的額定工況運行，累計碳捕集量達到1452t，累積增發(fā)電量381MW·h。所提出的系統(tǒng)在避免降低電站自身發(fā)電效率條件下，借助太陽能完成CO2捕集，實現(xiàn)化石能源的零碳排放利用。此外，還將鈣基碳捕集碳酸化過程釋放的高溫?zé)嶂匦聭?yīng)用于燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電，進一步提升系統(tǒng)性能。研究結(jié)果可為可再生能源與化石能源的多能互補綜合利用提供新的思路及方法。

碳中和；太陽能熱發(fā)電；鈣基碳捕集；多能互補；碳減排

0 引言

CO2等溫室氣體排放導(dǎo)致海平面上升、氣候變化等一系列問題[1-2]。……