全球变暖已明显影响到自然环境和人类生活,煤作为重要的一次能源,被认为是造成全球变暖和环境污染的最大因素之一。因此,如何高效经济地减少燃煤电厂的二氧化碳排放十分重要。基于单乙醇胺(MEA)的燃煤电厂二氧化碳捕集过程由于需要从汽轮机抽取大量的蒸汽、抽汽参数与再沸器参数不匹配、脱碳过程产生的热损失大等原因,其能效惩罚显著。对此,本文提出了一种新型的超临界脱碳燃煤系统集成方法,涉及专门用于脱碳供汽的汽轮机(以下简称脱碳汽轮机),脱碳单元余热回收和锅炉改进设计。在提出的设计中,再沸器和一部分回热加热器所需蒸汽来自于位于再热器下游的脱碳汽轮机,而不是主汽轮机,此措施使脱碳供汽参数和吸收剂再生参数、回热加热器抽汽参数和给水/凝结水所需蒸汽参数更加匹配。此外,二氧化碳捕获及压缩过程的一部分余热被有效地回收,用于空气预热,空气预热器入口空气温度升高,从而节约出一部分烟气热量用于加热给水/凝结水,替代了一部分汽轮机回热抽汽。最后,由于采用了脱碳汽轮机,影响了锅炉内部吸热比例和锅炉尾部换热,我们还对锅炉内的过热器/再热器以及空气预热器的结构相应地进行了修正。本文基于EBSILON Professional 13.0和Aspen Plus软件模拟,确定了系统的质量、能量平衡和系统热力学性能。利用开发的MS文件对锅炉受热面进行了详细的重新设计和能量平衡计算。利用发电成本(COE)和CO2减排成本(COA)来评估系统的技术经济性。最后,还对案例机组、常规脱碳燃煤发电系统和新型脱碳燃煤发电系统的非设计工况性能进行了简要分析。结果表明,与常规系统相比,新系统的能效惩罚可降低5.03个百分点。新系统的COE和COA分别为$86.11/MWh和$36.92/ton CO2,均低于常规系统。非设计工况分析表明,在较大范围的负荷变化内,新系统的热力学性能均优于常规系统。