赵文娟， 陈亚平，吴嘉峰， 朱子龙， 吕浩男

(东南大学 能源与环境学院, 南京 210096)

符号说明

E———低位热值,MJ/kgh———比焓,kJ/kgqm———质量流量,kg/sp———压力, MPaR———耗功比,%s———比熵,kJ/(kg·K)T, t———温度,℃V———体积,m3W———功率,kWw———比功,kW/kgY———气相质量分数Δ———差值

Δtp———夹点温差,Kη———效率ξ———CO2质量分数ζc,v———气相CO2质量分数Cop———制冷系数上标'———换热器进口参数″———换热器出口参数下标aux———辅助设备ASU———空分单元c———CO2C———压缩机cf———冷流体cp———燃烧产物e———抽汽f———合成气g———发电机gr———毛值hf———热流体in———进口net———净值o———O2out———出口P———泵ref———制冷机s———比熵sat———饱和T———透平vac———水环真空泵w———H2O

近年来，煤炭在一次能源消费中的比例从76%下降到64%，但是煤炭消耗总量却逐年上升，并且用于电力和热力生产的煤炭超过煤炭消耗总量的60%[1]。燃煤发电产生的CO2排放量超过CO2总排放量的40%[2]，是导致我国单位能源消耗CO2排放量高的根本原因。因此，发展高效清洁的煤炭利用方式及可行的CO2减排方案是当务之急。CO2捕集与封存(CCS)技术是实现CO2规模化减排的战略性技术。目前，传统燃煤电厂主要对烟气中的CO2进行吸收、吸附和提纯，但由于烟气中CO2含量低，而且低压透平中超过50%的蒸汽用于再沸CO2吸收溶剂，导致分离过程复杂且成本高，循环净效率降低近20%[3]。如果用纯氧代替空气，将大大提升烟气中的CO2含量，使分离和液化成本降低，同时可降低NOx、SOx等污染物的排放量[4]。超临界水煤气化(SCWG)技术因操作温度低、H2产率高、零NOx排放、零SOx排放等特点获得了广泛的关注。笔者建立了集成SCWG技术和碳捕集的燃气蒸汽混合工质动力循环(GSMC-C循环)系统，主要包括SCWG过程、CO2捕集过程与循环流程的集成，并探讨关键参数对于循环性能的影响，实现煤炭的高效清洁利用及CO2全捕集，为燃煤电厂改造提供参考。……