城市固體生活垃圾O2-CO2燃燒發(fā)電廠流程仿真模擬與優(yōu)化.pdf

1、近年來，隨著城市范圍的不斷擴大和人口的不斷增加，直接導致城市固體生活垃圾(MSW)的產量與日俱增，其合理處置已經成為一項十分迫切的環(huán)保任務。在當前眾多處置垃圾的技術中，垃圾焚燒發(fā)電技術以其諸多的優(yōu)點和經濟價值受到人們的高度重視。但是，由于傳統(tǒng)焚燒發(fā)電技術在垃圾焚燒過程中會產生大量的污染物，嚴重危害周圍的生態(tài)環(huán)境和居民健康，這嚴重制約了垃圾焚燒發(fā)電技術的應用和發(fā)展。O2/CO2燃燒技術作為一種新型減排技術，其燃燒效率高、低污染物排放量、低

2、成本捕集CO2等諸多優(yōu)點引起了人們的廣泛關注。將其應用到MSW焚燒發(fā)電過程中能夠有效減少污染物的產生和排放。與常規(guī)空氣焚燒發(fā)電技術相比，垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電技術增加了空分系統(tǒng)和煙氣處理壓縮系統(tǒng)，大大降低了電廠的發(fā)電效率，成為其大規(guī)模推廣和應用的關鍵性難題。
　　本文以深圳市某垃圾焚燒發(fā)電廠為原型，將垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)的耦合優(yōu)化和經濟性評價作為全文主線，利用Aspen Plus流程模擬軟件依次建立常規(guī)空氣垃圾焚燒發(fā)電廠

3、全流程仿真模型、空分系統(tǒng)仿真模型、垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)仿真模型、煙氣處理壓縮系統(tǒng)仿真模型。在此基礎上，將各個子系統(tǒng)進行耦合連接，建立垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型，并對其運行參數進行優(yōu)化分析和全廠經濟性評價。
　　本文首先利用Aspen Plus軟件建立了垃圾空氣和O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型，并將仿真模擬結果與實際數據進行對比，確保模型的可靠性。以垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型為基礎，討論不同

4、煙氣再循環(huán)方式、過量氧氣系數和供氧濃度在O2/CO2燃燒條件下各主要參數的關聯和對系統(tǒng)性能的影響。
　　隨后，在垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型的基礎上，分別對垃圾O2/CO2燃燒模型的各個子系統(tǒng)和垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠全流程仿真模型進行耦合優(yōu)化分析，發(fā)現煙氣處理壓縮系統(tǒng)占總能耗的19.82％，空分系統(tǒng)占總能耗的54.29％，電廠其它能耗占總能耗的25.89％;在采用耦合優(yōu)化措施之后，垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電廠凈發(fā)電效

5、率提高2.69％。
　　最后，以垃圾O2/CO2燃燒發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化后的電耗數據、垃圾電廠提供的廠區(qū)資料和市場調研數據等為基礎，計算垃圾空氣和O2/CO2燃燒發(fā)電廠的年度總成本、電廠年度總收益、電廠發(fā)電成本等參數。除此之外，還考慮了CO2排放稅收和銷售對焚燒發(fā)電系統(tǒng)經濟性能的影響，發(fā)現與常規(guī)垃圾電廠相比，垃圾O2/CO2燃燒電廠靜態(tài)總投資增加3.52％左右，年度毛收益減少58.75％左右;在考慮CO2稅收和銷售時，垃圾O2/CO2燃燒