本发明属于热力发电厂，具体涉及集成大规模碳捕集燃煤电站及其变工况运行控制方法。
背景技术：
1、全球的电气化进程加快，电力消费增长强劲，一次能源作为电力生产的主力。在风电、光伏等可再生能源解决间歇性和波动性问题之前，燃煤电站仍将在相当长一段时期内作为电力供应的主力,在保障能源安全方面发挥重要作用。大规模碳捕集技术在燃煤电站的应用，可以显著降低其碳排放强度，在一定程度上延长煤电行业的"生命周期"，为能源低碳转型提供战略缓冲和调节空间。为了兼顾电力供应安全和碳减排目标，亟需开展燃煤电站与碳捕集系统的变工况性能研究，碳捕集系统对汽轮机抽汽参数和再生热负荷的波动较为敏感，因此，如何在变工况条件下实现发电系统和碳捕集系统的协同控制，保证二者高效稳定运行，是集成大规模碳捕集燃煤电站面临的关键问题之一。
技术实现思路
1、为了提升集成碳捕集燃煤电站的变负荷性能，本发明的目的在于提供了集成大规模碳捕集燃煤电站及其变工况运行控制方法，该控制方法主要是通过对集成碳捕集燃煤电站的主要参数如吸收塔，解吸塔和背压机排汽压力进行优化，实现集成碳捕集燃煤电站的变负荷运行。
2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种集成大规模碳捕集燃煤电站，包括燃煤电站和碳捕集系统两个子系统，集成大规模碳捕集燃煤电站具有强耦合性，燃煤电站锅炉排烟出口经过电除尘、脱硫塔后进入碳捕集系统中，碳捕集系统的再沸器需要的热量由燃煤电站机组抽汽提供，从再沸器出来的凝结水回到燃煤电站机组的回热加热器系统中，具体的流程如下：
4、燃煤电站中，煤炭进入锅炉中燃烧，燃烧的热量传递给锅炉给水和再热蒸汽，锅炉给水经过省煤器和过热器后从过热器出口流出，过热器出口和汽轮机高压缸入口相连接，汽轮机高压缸出口和锅炉再热器入口相连接，锅炉再热器出口和汽轮机中压缸入口相连接，汽轮机中压缸出口通过分离器分别和背压机入口及汽轮机低压缸入口相连接，背压机的出口和解吸塔底端的再沸器的入口相连接，汽轮机低压缸出口和凝汽器入口相连接，从凝汽器出来的凝结水经过回热加热器系统加热后流入锅炉中，回热加热器系统的热量来自汽轮机机组抽汽和从解吸塔出来的凝结水；
5、碳捕集系统中，锅炉出口的烟气经过除尘脱硫脱硝后流入碳捕集系统中，具体的，烟气经过碳捕集系统中的引风机和烟气冷却器后流入吸收塔的底端入口，吸收塔处理后的烟气从吸收塔顶端出口排出，而后经由烟气机后排入大气中，吸收塔底端出来的富液，经过富液泵和贫富液换热器后流入解吸塔，解吸塔底端出来的吸收剂经过贫富液换热器、贫液换热器和混合器后流入吸收塔中，吸收剂与烟气中的二氧化碳在吸收塔中发生反应；解吸塔中设置有再沸器和冷凝器，其中再沸器需要的热量由背压机的排汽提供，从解吸塔出来的凝结水进入回热加热系统中，co2经由解吸塔顶端的冷凝器后排出。
6、所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，通过调节吸收塔和解吸塔以及抽汽压力，来满足集成碳捕集系统的燃煤机组调峰的要求，具体的步骤如下：
7、步骤1：确定燃煤电站的参数，获得煤质参数，通过汽轮机机组各压缸的排汽参数，各抽汽口的参数，计算获得燃煤电站的不同工况点煤耗量bcp；
8、步骤2：选定燃煤电站的工况点，规定捕集率ηabs，此时经过吸收塔处理后的烟气质量流量的计算如下：
9、
10、其中，ηabs是捕集率；是烟气质量流量，kg/s；是吸收塔出口烟气的质量流量，kg/s；；是烟气中co2的质量流量，kg/s；
11、步骤3：以集成大规模碳捕集燃煤电站的发电功率punit最大为目标函数，进行吸收塔压力和解吸塔压力的选择，其中不同工况下发电功率的计算流程如下：
12、1)根据解吸塔压力pstr，确定背压机出口压力psteam；解吸塔中再沸器塔板的温度与解吸塔的压力正相关，解吸塔中再沸器的温度treb具体的计算方式如式(2)；根据再沸器的温度，计算获得背压机的排汽温度，计算方式如式(3)，通过查水蒸气物性表，就能获得背压机出口压力psteam；
13、treb＝astrpstr+90.9 (2)
14、tbyo＝treb+areb (3)
15、式中，treb是解吸塔再沸器的温度，℃；areb是解吸塔再沸器的温度的系数，℃/kpa，取值为0.165；pstr是解吸塔压力，kpa；ttyo是背压机的排汽温度，℃；areb是再沸器的端差，℃；
16、2)根据吸收塔压力pabs，确定引风机出口的压力pfan和背压机出口压力psteam；引风机出口的压力pfan计算公式如式(4)，由此求得引风机的的耗功量如式(5)；如果吸收塔的压力大于大气压，烟气机的做功量的计算公式如式(6)；如果吸收塔的压力等于大气压，烟气机的做功为0；
17、pfan＝pabs+δpfan (4)
18、
19、wat＝aatpabs+bat (6)
20、式中，pfan是引风机出口的压力，kpa；pabs是吸收塔压力，kpa；δpfan是引风机的压损，kpa；wfan是引风机的耗功量，kw；ρfg是烟气的密度，kg/m3；ηfan是引风机的效率；wat是烟气膨胀机的做功量，kw；aat和bat是烟气机入口压力和捕集的二氧化碳量有关的系数；
21、3)根据吸收塔压力和解吸塔压力，按照公式(8)，获得解吸塔中再沸器需要的热量qreb，按照公式(7)计算出背压机的通流量通过查水蒸气物性表，就能获得背压机出口压力的饱和水焓值hswater；计算此时集成大规模碳捕集燃煤电站的发电功率punit，计算公式如(9)；
22、
23、qreb＝qco2+qabs+qstr (8)
24、punit＝0.98d0wi/3600-wfan+wat (9)
25、式中，是背压机的通流量，kg/s；qreb是解吸塔需要的热量，kw；hsteam是背压机出口蒸汽的焓值，kj/kg；hswater是再沸器出口的凝结水焓值，kj/kg；qco2是与捕集的co2量相关的热量；qabs是与吸收塔压力相关的热量；qstr是与解吸塔压力相关的热量；punit是集成大规模碳捕集燃煤电站的输出功率，kw；d0是主蒸汽量，kg/h；wi是集成大规模碳捕集燃煤电站的比内功，kj/kg。
26、和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
27、(1)针对燃煤电站锅炉、汽轮机、碳捕集等复杂集成系统,详细描述了系统集成方案和工艺流程。通过优化系统集成,实现了燃煤电站与碳捕集系统的高效耦合,为实现燃煤电站近零排放提供了新思路。
28、(2)针对集成碳捕集燃煤电站的变工况运行，提出了一种协同优化控制方法。通过调节吸收塔压力、解吸塔压力和抽汽压力，实现了发电系统和碳捕集系统的协同控制，保证了系统在变工况下的稳定高效运行。
29、(3)建立了详细的系统模型，包括烟气量计算、发电功率计算、再沸器负荷计算等，为系统优化控制提供了理论基础。通过模型分析，量化了碳捕集系统设计和运行参数对电站性能的影响。
30、(4)采用背压机抽汽作为解吸塔再沸器的热源，实现了高效热集成。再沸器凝结水回到机组回热系统，提高了能源利用效率。同时，量化了再沸器负荷与吸收塔压力、解吸塔压力的关系，便于优化系统设计和运行参数。
1.一种集成大规模碳捕集燃煤电站，其特征在于：所述集成大规模碳捕集燃煤电站包括燃煤电站和碳捕集系统两个子系统，集成大规模碳捕集燃煤电站具有强耦合性，燃煤电站锅炉排烟出口经过电除尘、脱硫塔后进入碳捕集系统中，碳捕集系统的再沸器需要的热量由燃煤电站机组抽汽提供，从再沸器出来的凝结水回到燃煤电站机组的回热加热器系统中，具体的流程如下：
2.权利要求1所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，特征在于，通过调节吸收塔和解吸塔以及抽汽压力，来满足集成碳捕集系统的燃煤机组调峰的要求，具体的步骤如下：
3.根据权利要求2所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，其特征在于：根据烟气质量流量计算公式，获得不同负荷的烟气质量流量以及烟气质量流量中各组分质量流量；其中，烟气质量流量计算公式如下：
4.根据权利要求3所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，其特征在于：烟气质量流量中各组分质量流量的计算如下，
5.根据权利要求2所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，其特征在于：引风机的压损δpfan的范围为15-25kpa。
6.根据权利要求2所述的集成大规模碳捕集燃煤电站及其变工况运行控制方法，其特征在于：再沸器的端差areb取值范围为20-30℃。
7.根据权利要求2所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，其特征在于：解吸塔中再沸器所需要的热量qreb中的各热量计算公式如下。
8.根据权利要求2所述的集成大规模碳捕集燃煤电站的变工况运行控制方法，其特征在于：烟气机入口压力和捕集的二氧化碳量有关的系数aat和bat的计算公式如下。
