600 MW超临界二氧化碳循环流化床燃煤发电经济性分析评估文献综述

 2023-08-26 18:52:57

文献综述(或调研报告):

1. S-CO2循环燃煤发电的现状和应用

按照传统燃煤电厂改进热效率的方法,主要手段是提高主蒸汽参数(温度,压力)来提高机组的热效率[1],这在超临界及其以下状态下是切实有效的手段。然而,当达到超临界以上压力时,再提升主蒸汽参数就会受到管壁材料承热,承压能力的严重限制,制约了燃煤电厂继续大型化发展。因此,采用水蒸气的朗肯循环以外的循环系统成为了电厂发展的方向之一。与蒸汽朗肯循环相比,超临界二氧化碳布雷顿循环具有临界点温度更低,循环压缩耗功少,循环效率最高可提高6%的优势[2],因而S-C02布雷顿循环在燃煤电厂,核电厂都具有广泛的发展前景。

Ahn[3]等人的研究指出了S-CO2布雷顿循环在下一代核电厂发展中具有广泛的发展前景,分析了S-CO2循环具有的较高的循环效率,汽轮机尺寸结构紧凑,工质临界温度较低受热面热负荷小的优势,有利于解决当前材料耐高温能力不足的问题。

2. S-CO2循环燃煤发电机组存在的问题

根据Xu[5] 等人的研究,尽管S-CO2机组由于汽轮机整体尺寸较小,一定程度上减少了初始投资,但S-CO2循环需采取中间冷却,再压缩或一次,二次再热等额外措施以提高热效率[6,7],同时由于S-CO2循环的质量流量远大于同容量的蒸汽朗肯循环,由此带来对受热面的磨损和选材的要求也将引起投资量的变化,投资的经济可行性便成为了实际投产的首要问题。

3. S-CO2燃煤流化床炉布置特点

根据李平姣[8]等人的研究,相比于普通的蒸汽流化床锅炉,S-CO2循环流化床锅炉在受热面设计布置上有其独特之处。首先,两者工质受热面积上存在显著区别,S-CO2锅炉的炉膛面积较之于传统蒸汽流化床炉的炉膛面积要大一些,而尾部受热面面积则相对较小,同时为了利用较高的排气温度,降低排烟热损失,需要采用更大的空气预热器面积。增大的高温区受热面积和两级布置的空气预热器都提高了锅炉的投资成本[7]

Xu[1]等人的研究同时指出,由于采用再压缩,进入汽轮机的CO2工质的定压比热容降低,并且密度提升,导致S-CO2机组的质量流量远大于传统的蒸汽循环锅炉,约为传统蒸汽循环锅炉的6~8倍。因此汽轮机的转速也大大提升,为此,更高强度的汽轮机材料是必须的,带来了初始投资的提高[10,11,12]

4. 经济可行性分析指标

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