整体煤气化联合循环系统变工况特性研究

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统模型,从系统的角度出发计算研究了200 MW级IGCC系统的变工况特性。详细讨论了燃气轮机负荷、大气环境条件和整体空分系数对系统性能的影响。结果表明,燃气轮机采用压气机进口可转导叶角度调节–等燃气透平初温的调节方式降负荷时,燃气透平排气温度先增加后降低,而系统效率先缓慢降低后快速降低。随大气温度增加,燃气轮机功率、汽轮机功率和系统净功率均下降。在大气温度不变的条件下,大气压力对燃气轮机效率和系统净效率基本没有影响。增加整体空分系数可提高系统净效率,却使系统净功率降低。     

整体煤气化联合循环(IGCC)底循环系统变工况特性

文中研究了整体媒气化整合循环（IGCC）底循环系统的变工况特性。IGCC是一种先进的洁净煤动力系统，已成为当今世界能源动力领域的研究热点。其底循环系统是一个相当复杂的物质、能量转换利用系统，它的变工况性能对机组运行稳定性、安全性以及整体性能有重要的影响。文中详细分析了IGCC底循环系统热力与变工况的特点，并按“温度对口，能量梯级利用”的原则，运用温区模型的概念，建立了底循环系统变工况特性分析模型，编制了相应的软件，并结合实例分析了典型的双压再热底循环系统的变工况特性，揭示了负荷变化以及大气温度变化时IGCC底循环系统的变工况规律，为进一步研究IGCC系统运行特性和控制规律提供了基本的数据和信息。     

整体煤气化联合循环系统空分单元集成特性

研究整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统空气分离单元(air separation unit,ASU)的集成特性。对ASU主要操作参数分析结果表明,提高空气压缩机压比会导致空气精馏分离过程困难,消耗的空气压力能有所增加,但是提高空气压缩机压比有利于降低ASU的制氧功耗及提高IGCC系统供电效率。综合考虑IGCC系统NOx排放限制以及制氧比功耗,推荐适合IGCC系统的ASU出口氧气纯度为0.85。对ASU与燃气轮机集成度分析表明,IGCC系统供电效率随着集成度的增加先提高后降低,集成度在0.80时,IGCC系统供电效率最高。另外,与独立空分方案相比,采用整体空分方案的IGCC系统通过开发利用燃气轮机抽气显热,其供电效率有进一步提高的潜力。     

整体煤气化联合循环系统气化岛特性模拟研究

气化岛是整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统中较为复杂的关键单元,对整个系统性能有较大的影响。利用Thermoflex软件建立200MW级IGCC系统模型,从系统角度出发,对直接激冷式、除尘系统前带有气/气热交换器和取消气/气热交换器的3种IGCC系统进行比较,结果表明取消气/气热交换器的IGCC系统同样具有较高的效率,且系统更加安全可靠。对此系统中空分单元的氮气回注系数、气化炉单元的氧煤质量比,以及对流废锅出口粗合成气温度进行计算。计算结果表明:在空分系数为30%时,系统最佳氮气回注系数为70%;综合多种因素考虑,所研究煤种的最佳的氧煤质量比约为0.91;系统效率随着对流废锅(convective syngas cooler,CSC)合成气出口温度的增加而下降,当辐射废锅(radiant syngas cooler,RSC)粗合成气出口温度为700℃,对流废锅出口合成气温度取350℃,系统效率较高。     

200MW级整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的通流匹配特性

解决燃气轮机的通流问题,确定燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况是研究整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle,IGCC）系统的重点内容之一。该文对一台200 MW级IGCC机组进行研究,从系统的角度出发提出燃气轮机通流的3种调整方案,并分析方案变化对燃气轮机特性和IGCC系统性能的影响。结果表明,在一定范围内减小压气机入口空气流量或增大透平通流面积,有利于提高燃用中低热值合成气的燃气轮机特性与IGCC系统性能。合理搭配压气机抽气比例和氮气回注量可提高IGCC的系统效率。3种调节方案都存在最佳值,使燃气轮机和IGCC系统获得最大功率与最高效率。研究结果为燃用中低热值合成气燃气轮机的最佳运行工况的确定以及IGCC电站系统的设计和运行提供参考。     

整体煤气化联合循环技术

整体煤气化联合循环IGCC(IntegratedCoal Gasification Combined Cycle)是先将煤干燥粉碎后,送入煤气发生炉气化,煤气经热煤气净化装置(除尘、脱硫)后送入燃气轮机燃用发电。燃气轮机排气送入余热锅炉产生蒸汽,带动蒸汽轮机发电,实现高品位化学能的梯级利用。系统示意图见附图。     

整体煤气化联合循环系统显热回收流程的优化研究

在IGCC系统中,气化炉出口的合成气具有较高的温度,这部分热量的合理利用将有利于提高整个IGCC系统的效率。通过对现有煤气化废热锅炉的运行现状分析,提出了采用半显热流程回收粗合成气显热的路线,并应用Aspen Plus软件,建立了包含有全显热、半显热和激冷流程的IGCC系统流程模型,通过模拟分析,得出了半显热回收流程对系统效率的影响规律,并对这三种流程对IGCC系统效率的影响进行了评价。     

整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术研究及应用

本文介绍多个国内外IGCC示范电站和国内在建IGCC示范项目,结合国内IGCC发展现状,对IGCC发电中的一些关键技术(如气化炉的选型和煤气化系统)和IGCC可靠性及经济性能进行了分析和探讨,并对IGCC未来的发展方向做了阐述。     

整体煤气化联合循环的环保优势

整体煤气化联合循环(IGCC)是一种先进的洁净煤发电技术，它具有高效、低污染等特点已成为当今世界能源动力领域的研究热点。重点介绍并分析了整体煤气化联合循环(IGCC)优越的环保性能。     

适用于整体煤气化联合循环发电的国产煤气化技术概述

指出对于中长期以燃煤发电为主要格局和可持续发展要求的中国而言,发展洁净煤发电具有十分重要的意义。论述了整体煤气化联合循环发电作为一种非常重要的洁净煤发电技术受到了各国的青睐,而煤气化技术作为煤炭转化的龙头技术是整体煤气化联合循环电站系统的重要组成部分。在吸收引进国外先进技术和经验的同时,国内开发了多种大型煤气化技术,详细介绍了这些新技术,并对它们的技术特点进行了综合分析与讨论。     

IGCC合成气冷却器的热量分配

气化炉采用合成气冷却器,使燃料中的热量从一个新通道进入工质热力系统内,并对电厂经济性产生影响.为进一步探索冷却器与余热锅炉之间热量分配的关系,从工程热力学角度计算出工质做功能力损失,综合考虑厂净发电效率和比投资,对热量在余热锅炉内的分配展开研究,揭示三者之间的关系,提出优化配置的建议.     

整体煤气化联合循环发电系统中气化参数对气化单元性能的影响

整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)发电系统中气化岛包含气化单元和净化单元,气化单元由气化炉、废热锅炉和空分分离装置组成。合成气化学能和冷煤气效率直接影响着整个IGCC电站系统效率,是衡量合成气品质和气化炉性能的关键参数。采用Thermoflex软件对200 MW级IGCC气化单元进行模拟计算。着重研究水煤浆浓度、氧碳摩尔比、气化温度、气化压力对气化单元性能的影响。计算结果表明：在较低气化温度下增加水煤浆浓度有利于冷煤气效率和合成气化学能的增加。调节氧碳摩尔比对调节气化炉温度水平具有良好的灵敏性和有效性。另外,氧碳摩尔比还能够起到分配煤中化学能的作用,即调节煤中化学能在合成气化学能和物理显热之间的分配比例。采用低温、加压方式,有利于提高合成气化学能。     

气化炉煤气冷却器对流换热特性的数值模拟

采用数值模拟方法研究高温高压下气化炉中膜式螺旋管煤气冷却器的对流换热和流动特性,分析径向节距、轴向节距和管圈曲率对换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果吻合较好。研究发现：在相同的入口速度下,膜式螺旋管换热器的表面换热系数与轴向节距和径向节距有关;换热器环形通道内的轴向速度波动有利于强化传热;膜式螺旋管的局部壁面换热系数与管圈曲率无关;螺旋管圈的膜片面积比对于换热器的平均换热系数有显著影响。另外,该文还获得了换热器的阻力特性与径向节距和管圈曲率的关系。     

高压多组分合成气冷却器的数值模拟

合成气换热器是整体煤气化联合循环（integratedgasification combined cycle,IGCC）系统的重要组成部分,装有煤气冷却器的气化炉可对合成气的物理显热进行回收利用,提高IGCC系统效率。该文利用多孔介质模型对燃气冷却器中水与高压合成气之间的换热进行了模拟研究,将孔隙率、分布阻力、分布热源通过用户自定义函数耦合进FLUENT进行计算。并对比了不同的折流板布置方式对换热的影响。结果显示多孔介质模型可以很好地模拟燃气冷却器壳程流体的流动和换热;适当减少折流板数目可以有效降低壳程流体的压力降,并且对换热的影响不大。     

整体煤气化联合循环的发展趋势及其在广东实施的设想

在对整体煤气化联合循环(IGCC)原理和发展情况详细介绍的基础上,结合广东电网用电负荷、南方电网总装机规模及广东省"十一五"发展规划情况,就珠江三角洲地区发展IGCC电站提出了设想,为广东清洁能源的利用提供了一个新的思路.     

基于两段式水煤浆气化的IGCC系统变工况特性

整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)机组在一定情况下处于非设计工况运行。为了研究IGCC系统变工况特性,采用ThermoFlex软件建立基于两段式水煤浆气化技术的200 MW级整体煤气化联合循环系统模型,主要考查燃气轮机负荷、整体空分系数Xas、大气温度、大气压力对系统性能的影响。研究结果表明,降低燃气轮机负荷或者提高大气温度系统效率均呈先升高而后降低的趋势。整体空分系数Xas增加,机组发电效率降低。大气压力对系统效率影响较小。上述条件下采用两段水煤浆气化技术,系统性能可以得到有效改善。研究结果可为采用两段式水煤浆气化技术的IGCC系统的设计、运行提供参考。