基于化学链制氧的富氧燃烧模拟与分析开题报告
2020-03-25 08:03
1. 研究目的与意义（文献综述）
在众多燃煤电站co2捕捉技术中，富氧燃烧技术由于突出的技术经济优势，受到国内外研究者的广泛关注。由于烟气再循环，烟气中h2o和co2含量较高，相关研究表明干烟气中co2纯度可达95% ，非常有益于co2的净化、封存和利用[1-2]。此外，富氧燃烧还有其他很多优点，如较高的燃烧效率、烟气量少、排烟损失小、低nox排放量等[3-4]。
由于富氧燃烧增加了空气分离子系统和烟气净化压缩子系统，降低了系统的效率。日本石川岛播磨(ihi)[5]、瑞典chalmers 大学[6]、美国 alstom[7]、美国阿贡国家实验室[8]、加拿大canmet能源技术中心[9]及华中科技大学[10]等均对煤粉o2/ co2循环系统进行了技术经济评价，基本结论是：如果传统燃煤锅炉改造成富氧燃烧锅炉，会导致电站净效率减少8%～12% ，供电成本增加 40% ～ 50% 。利用数值计算平台建立富氧燃烧系统模型，对 o2/ co2燃煤电站系统进行技术经济分析和参数优化，可节约大量实验成本，为工业应用提供可靠的参考依据。
富氧燃烧技术用到的氧气作为一种重要的化工原料，广泛应用于冶金、国防、医疗保健、化工等行业[11]，目前最主要的制氧技术（空气分离技术）主要包括深冷法、变压吸附法、膜分离法[12]，这3种方法在能耗、投资、运行以及规模等方面都存在着一定的不足。 因此，开发一种节能、制氧纯度高、安全性能好的制氧技术是人们一直以来关注和研究的重点。
2. 研究的基本内容与方案
本课题的研究（设计）的基本内容及目标：
本课题的主要目的是完成基于加压吸氧化学链制氧的富氧燃烧流程模拟与优化。在查阅相关文献之后，了解目前关于加压化学链制氧与富氧燃烧的研究进展。应用aspen流程模拟软件，建立加压吸氧化学链制氧模型和满足富氧燃烧所需富氧烟气的模型。然后以制氧能耗和反应器规模为目标建立双目标优化模型，以非支配排序法进行求解，得到双目标优化的最优解集pareto前沿。利用优化求解得到的制取富氧烟气的条件进行富氧燃烧整体系统建模。
拟采用的技术方案及措施：
3. 研究计划与安排
(1) 第3-4 周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需相关资料，确定方案，完成开题报告；
(2) 第5-10 周：在文献系统调研的基础上，完成加压吸氧化学链制氧模块aspen建模分析；
(3) 第11-14周：集成化学链制氧模块与富氧燃烧系统，对富氧燃烧系统整体建模并优化；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] song h, shah k, doroodchi e, et al. reactivity of al2o3- or sio2-supported cu-, mn-, and co-based oxygen carriers for chemical looping air separation[j]. energy amp; fuels, 2014, 28(2):1284–1294.
[2] 阎维平, 赵文娟, 鲁晓宇. 适合富氧燃烧发电系统的空分制氧能耗分析[j]. 低温工程, 2011(2):19-24.
[3] 苏俊林, 潘亮, 朱长明. 富氧燃烧技术研究现状及发展[j]. 工业锅炉, 2008(3):1-4.
[4] wang k, yu q, hou l, et al. simulation and energy consumption analysis of chemical looping air separation system on aspen plus[j]. journal of thermal analysis amp; calorimetry, 2016, 124(3):1555-1560.
