基于SOFC-GT-ST的双塔解吸CO2捕集工艺模拟研究

设计并验证了一种新型固体氧化物燃料电池、燃气轮机和蒸汽轮机(SOFC-GT-ST)联合循环动力系统,采用了阳极排气和后燃烧室排气两个再循环回路,研究了气体再循环对系统性能的影响,并对系统发电效率进行优化;针对烟气处理工段设计了闪蒸塔和再生塔结合的双塔解吸CO₂捕集工艺,并改进了MDEA溶液补充水的方式,优化了多处余热利用,使用Aspen Plus软件建立了系统模型,研究了贫液温度、烟气温度、贫液流量、吸收塔压力和解吸塔压力等对CO₂捕集率的影响。结果表明：阳极排气再循环比最优值为0.28,燃烧室排气再循环比最优值为0.36,CO₂的捕集率可达90.82%,碳捕集能耗为3.78 GJ/t。     

基于高温熔盐储热系统的火电机组深度调峰方案对比及分析

为构建以新能源为主体的电力系统,亟须提高火电机组灵活性,火电机组与熔盐储热系统进行耦合能够强化调峰灵活性和调峰经济性。本文以某670MW电厂为依托,基于Ebsilon对该机组的4种熔盐—火电耦合系统改造方案进行仿真计算,并对比分析了各种方案的热力性能、调峰性能、环保性能及改造难度。结果表明：高温熔盐和低温熔盐储热组合方式有效克服了单种熔盐工作温度受限的问题,能够增强燃煤机组的调峰能力和循环效率;配置电加热器后熔盐能够以目标温度存储于热罐,热电转化效率得到提高,还额外平抑了部分可再生能源的不稳定性;通过低压缸零出力管道进行中压缸排汽蓄热和电加热提温的方案改造量最小、控制方式最为成熟灵活,能够兼顾调峰调频、节能环保和改造难度等方面的需求。     

软硬介质组合岩体冲击动力学特性研究

为探究破岩和支护工程中较为常见的软硬介质组合岩体的冲击动力学特性,采用普氏系数差别较大的花岗岩和砂岩拼接成软硬介质和单介质组合岩体,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)试验系统,分别对组合岩体进行冲击压缩试验,对比分析应力波入软硬介质和单介质组合岩体的波动特性、峰值强度以及利用高速相机记录组合岩体裂纹扩展形态。通过离散格子弹簧法(discrete lattice spring method, DLSM)数值模拟进行全方位的反演分析,研究软硬介质组合岩体胶结面两侧岩石的应力时程曲线变化规律,并利用“软硬组合系数”表征软硬介质组合岩体损伤演化规律。研究结果表明,组合岩体的波动特性具有明显的波阻抗效应,组合体和入射杆波阻抗匹配效果越好,反射波幅值越小,透射波幅值越大。相同冲击速度下,软硬介质组合岩体的峰值强度与单介质软岩组合体的峰值强度较为接近;软硬介质组合岩体和单介质组合岩体破坏程度和破坏形式明显不同：软硬介质组合岩体裂纹首先出现在远离胶结面的砂岩端部,而单介质组合岩体裂纹首先出现在胶结面处。单介质组合岩体以剪切破坏为主,局部张拉破...     

基于SOFC-GT-ST联合循环动力系统下钙循环碳捕集工艺热力性能分析

从压缩机压比、燃料利用率以及运行温度对系统工作性能影响的角度,对一种SOFC-GT-ST联合循环动力系统进行了热力系统性能的模拟分析.结果发现.压比为14、汽碳比为2.1、燃料利用率为0.85、SOFC运行温度不高于950℃的工况下,系统性能最优.将钙循环碳捕集工艺耦合入联合循环系统.在输入钙循环碳捕集系统中天然气设为定值的基础上,对影响系统碳捕集率以及发电率的各因素进行模拟分析.模拟了在不同碳化炉温度、煅烧炉温度、气固分离率、钙酸比以及驰放率诸因素的影响下,系统的碳捕集率和汽轮机组发电功率的变化,同时发现将一部分排气进行回流对冷流传热的做法可以提高循环效率.模拟确定了各因素最优解,即碳化炉温度为630℃、煅烧炉温度为950℃、气固分离率为98％、钙酸比设为1.1、驰放率设为0.02时,系统热力学性能以及碳捕集率最优,系统发电效率为60.32％,相比原始系统下降12.76％,系统碳捕集率达到90.36％.     

基于SOFC-GT-ST联合循环动力系统下钙循环碳捕集工艺热力性能分析

从压缩机压比、燃料利用率以及运行温度对系统工作性能影响的角度,对一种SOFC-GT-ST联合循环动力系统进行了热力系统性能的模拟分析.结果发现.压比为14、汽碳比为2.1、燃料利用率为0.85、SOFC运行温度不高于950℃的工况下,系统性能最优.将钙循环碳捕集工艺耦合入联合循环系统.在输入钙循环碳捕集系统中天然气设为定值的基础上,对影响系统碳捕集率以及发电率的各因素进行模拟分析.模拟了在不同碳化炉温度、煅烧炉温度、气固分离率、钙酸比以及驰放率诸因素的影响下,系统的碳捕集率和汽轮机组发电功率的变化,同时发现将一部分排气进行回流对冷流传热的做法可以提高循环效率.模拟确定了各因素最优解,即碳化炉温度为630℃、煅烧炉温度为950℃、气固分离率为98％、钙酸比设为1.1、驰放率设为0.02时,系统热力学性能以及碳捕集率最优,系统发电效率为60.32％,相比原始系统下降12.76％,系统碳捕集率达到90.36％.     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳(T-CO₂)布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

耦合氨水吸收式制冷液化回收CO2的SOFC/GT/ST/ORC系统研究

为提高固体氧化物燃料电池(SOFC)的联供系统效率、降低碳捕集能耗,提出了一种基于SOFC/透平(GT)/蒸汽轮机(ST)、有机朗肯循环(ORC)和氨水吸收式制冷循环液化回收CO₂的联供系统。利用Aspen Plus软件搭建了SOFC本体模型,并对其进行验证。通过输入设计工况下的热力学参数,探究了电流密度、燃料利用率、汽碳比对SOFC本体及联供系统性能的影响。结果表明：在设计工况下,SOFC发电效率为55.5%、联供系统发电效率为76.5%、功冷联供效率为92.6%,与现有系统相比,各效率均有提升;当电流密度增加至极限电流密度时,浓差极化损失迅速增大,对系统性能产生负面影响;随着燃料利用率的提高,功冷比不断下降,各效率呈先增后减的趋势;当汽碳比为2时,联供系统的发电效率及功冷联供效率最大,分别为78.04%和93.2%。