【摘 要】
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电力行业和化工生产行业中大量的化石能源消耗造成了严重的环境污染和温室效应。相较于风能、太阳能等具有间歇性和波动性的清洁能源,生物质能的开发利用被认为是一种在能源转型初期实现环境目标的可行方式。化工合成和动力发电的单独生产往往使得二者在能量和物质利用上存在不合理之处,难以实现能源的梯级利用。因此,本文提出了一个以生物质为原料的合成氨与动力发电多联产系统,并通过直燃式超临界CO2循环动力发电单元的碳捕
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.52176004）；
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电力行业和化工生产行业中大量的化石能源消耗造成了严重的环境污染和温室效应。相较于风能、太阳能等具有间歇性和波动性的清洁能源,生物质能的开发利用被认为是一种在能源转型初期实现环境目标的可行方式。化工合成和动力发电的单独生产往往使得二者在能量和物质利用上存在不合理之处,难以实现能源的梯级利用。因此,本文提出了一个以生物质为原料的合成氨与动力发电多联产系统,并通过直燃式超临界CO2循环动力发电单元的碳捕集过程实现了系统的负碳排放。采用变压吸附技术分离气化合成气中的氢气用于合成氨,其余富碳气体在直燃式超临界CO2循环中与纯氧燃烧发电,实现了物质的分别利用。进一步通过热集成实现系统中热量的梯级利用。以生物质气化合成氨单产系统和生物质气化直燃式超临界CO2循环单产系统作为参比系统,通过对比分析了多联产系统的热力性能,阐明了其节能机理。本文在Aspen plus中搭建了多联产系统及参比单产系统中所涉及的各个单元,并对整体系统进行了模拟。结果表明,相比于单产系统,多联产系统的折合净发电效率为50.95%,提升了7.18%,折合制氨能耗为30.25 GJ/tNH3,下降了6.08 GJ/tNH3,多联产系统的相对节能率达7.61%。在此基础上,对多联产系统进行了全面的热力学分析,分别从过程热利用和捕碳能耗的角度揭示了多联产系统的性能提升,并进一步通过对整体系统的?分析,详细地阐明了多联产系统的相对节能率达7.61%的具体原因。最后,探究了多联产系统关键参数对其热力性能的影响规律。
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