CO2捕集对输运床气化炉 IGCC 系统技术经济性的影响

对整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)电站而言,气化剂(氧气/空气)的选择对系统的流程配置、热力性能及经济性已产生较大的影响。在考虑 CO2捕集的情景下,研究不同捕集方法的引入对IGCC 带来的影响,具有重要的意义。该文分别构建了输运床氧气及空气气化IGCC系统流程,分析了MDEA及Selexol这2种不同捕集方法的引入对 IGCC 电站技术经济性的影响。结果表明,无论是氧气还是空气气化电站,都更适合于采用 Selexol 法捕集 CO2。然而 Selexol 法对空气气化电站供电效率的影响大于氧气气化电站。不捕集 CO2时,空气气化电站的供电效率比氧气气化电站高约0.46个百分点,而采用 Selexol 法捕集系统中90%的 CO2后,其供电效率则比氧气气化电站低约0.14个百分点。从经济性角度,空气气化电站具有优势,考虑 CO2捕集后,其发电成本仍比氧气气化电站低10￥/(MW?h)。     

基于IGCC的燃烧前CO_2捕集抽蒸汽策略研究EI北大核心CSCD

为了降低燃烧前CO2捕集对IGCC蒸汽动力系统出力的不利影响,并保证CO2捕集系统的稳定运行,CO2捕集消耗的蒸汽需要合理的从IGCC系统内部抽取。采用仿真模拟软件,研究了CO2捕集对IGCC系统中燃气轮机、余热锅炉和汽轮机负荷的影响。提出了两种水–气变换反应加湿蒸汽抽汽方案,通过对比这两种加湿蒸汽抽汽方案对汽轮机出力的影响,确定了最优的向CO2捕集系统供汽策略。其中,水-气变换反应加湿蒸汽从气化炉汽包抽取,CO2分离过程消耗的低压加热蒸汽将根据负荷情况由余热锅炉低压蒸汽系统或汽轮机低压缸抽取。     

与IGCC匹配的燃烧前CO_2捕集系统动态特性分析及控制优化EI北大核心CSCD

燃烧前CO_2捕集技术在整体煤气化联合循环发电(IGCC)的应用正处于起步阶段。与传统化工系统里CO_2捕集不同,IGCC发电机组要求能够经常在不同负荷下运行,并能保持较高的系统热效率,因此对其动态特性以及控制方案的研究是十分必要的。针对正在建设的某30MWth的燃烧前CO_2捕集系统,基于DYNSIM软件平台搭建了其MDEA脱硫脱碳工艺流程动态仿真模型,研究了CO_2捕集率对主要调节变量的动态响应特性,并针对其特点提出了优化控制方案。将其与原有方案对比,仿真结果表明,应用该方案不仅可以提升CO_2捕集率的动态响应品质,还降低了能耗。     

喷流床气化技术选择对IGCC系统能量利用效率的影响

气化炉是整体煤气化联合循环(integrated gasificationcombined cycle,IGCC)中的核心设备之一,气化技术的选择会对系统发电效率产生重要影响。文中采用GT Pro软件,分别对以壳牌(Shell)炉、德士古(GE/Texaco)炉(分激冷流程和废锅流程)和三菱(MHI)空气气化炉为合成气气源的4种IGCC系统进行流程模拟,并在此基础上探讨气化技术对IGCC系统能量利用效率的影响和内在机制。计算结果表明,整体系统的能量转化和分配受气化岛的进料形式、氧化剂选择和合成气显热回收方式等因素的影响。在采用Shell气化炉的IGCC系统中,煤炭能量更多地转化为合成气的化学能,易获得较高的系统效率;而采用GE废锅流程和空气气化炉,煤炭能量中转化为合成气物理显热的比例增加,并以蒸汽形式回收利用。     

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。     

IGCC技术发展的回顾与展望

IGCC是一种先进的洁净煤发电和多联产技术,具有优秀的环保排放特性(包括对温室气体CO2的捕捉),在不断改善净效率、比投资费用、设备的可用率和生产成本后,在21世纪初期有望被逐渐推广使用,并为氢能源经济的来临准备条件。文章简略地回顾了该技术的发展历程,论述了拟进一步开发的关键技术,并就该技术在我国的研究现状和措施进行探讨与建议。     

IGCC系统喷流式气化炉气化模型及煤气成分的探讨

对IGCC系统的煤气化炉产生的煤气成分和能量利用进行了分析,运用喷流床气化炉数学模型进行编程,通过计算作定量分析；并对影响煤气成分的各种因素进行了探讨,具有一定参考作用.     

集成氧离子传输膜的CO_2零排放IGCC系统研究

为进一步降低从整体煤气化联合循环(IGCC)系统中捕集CO2的能耗,研究了一个集成氧离子传输膜(oxygen ion transport membrane,OTM)的富氧燃烧法低能耗捕集CO2的IGCC系统。利用Aspen Plus软件对系统进行了模拟,并对新系统与采用深冷空分的富氧燃烧法捕集CO2的IGCC系统及不回收CO2的IGCC系统进行了比较研究,并分析了OTM原料侧压力、渗透侧压力以及OTM运行温度对新系统性能的影响。研究结果表明:与采用深冷空分的富氧燃烧法捕集CO2的IGCC基准系统相比,集成OTM的新系统效率高出1.88个百分点,比传统不回收CO2的IGCC系统效率下降了6.67个百分点。     

基于Aspen Plus对Selexol分离CO_2流程的分析

整体煤气化联合循环发电系统可采取燃烧前捕集CO2的方法,处理的合成气量少,能耗低,且能够实现CO2的近零排放,在CO2脱除方面具有很大的优势。文中基于Aspen Plus对CO2/H2S联合脱除和分别脱除流程建立了模型,对2流程的能耗、CO2及H2S的脱除效率以及Selexol溶液的再生性能进行了分析。得出:在出口CO2纯度相同的情况下,CO2/H2S联合脱除流程的能耗仅占CO2/H2S分别脱除的21%左右,CO2脱除效率高于分别脱除流程,2流程Selexol溶液的再生性能相差不大,且H2S脱除效率也可达到95%以上,因此CO2/H2S联合脱除流程更经济。     

空分装置操作参数对IGCC系统性能的影响

空分装置(ASU)是整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle,IGCC)系统的重要组成单元,其参数的选取直接影响整个系统性能。为了优化空分装置运行参数,采用ThermoFlex软件建立200 MW级IGCC系统模型,基于空分装置在不同操作压力pasu条件下,研究氮气回注系数Xgn、整体空分系数Xas、氧气浓度、回注氮气温度Trn对系统性能的影响。研究结果表明,提高Xgn,系统的供电、发电效率先升高后降低;增加pasu,系统效率呈降低趋势。Xas增大,系统供电效率增加,在Xas较高(>60%)时供电效率随pasu的升高而增大。氧浓度对系统效率影响较小。提高Trn可以改善系统性能。在氧气浓度(或者Trn)不变条件下,增大pasu,供电效率随之增加。研究结果将为IGCC电站的设计提供参考。     

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.     

IGCC燃用低热值燃料的燃气轮机运行性能优化

天津IGCC是中国第一座整体煤气化联合循环电站。系统中燃气轮机的燃料为气化炉产生的热值较低的合成气,作为国内第一台应用于IGCC技术的燃气轮机,在运行过程中存在着合成气热值与设计值偏差大、烧嘴过热、燃烧室偏烧等问题。针对存在的问题,首先介绍了IGCC电站燃用低热值燃料的燃气轮机与普通燃气轮机在燃料、燃烧方式、燃烧器结构等方面的区别;然后结合实际运行参数分析,重点对存在的问题提出性能优化方案及措施。对燃用低热值燃料的燃气轮机后续发展具有一定的借鉴意义。     

带CO_2捕捉的IGCC系统热力性能研究

围绕洁净煤电技术发展趋势与热点,针对带CO2捕捉功能的IGCC系统做了探讨和模拟,以GT-PRO商业计算软件为计算平台,分析了IGCC系统增加碳捕捉后系统性能参数的变化,以及空分系数及氮气回注系数对系统性能的影响。     

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。     

CO对碱金属凝结特性影响的试验研究

整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)发电技术是洁净煤发电新技术的发展方向之一,但煤气化释放出的碱金属蒸气易在对流废锅中形成污垢,而且会引起燃气轮机叶片的高温腐蚀。该文建立了IGCC系统高温合成气中碱金属凝结特性研究试验台,进行IGCC合成气的碱金属凝结特性试验,研究合成气成分、碱金属盐种类对碱金属蒸气凝结特性的影响,得出以下结论:在还原性气氛下碱金属蒸气的凝结温度在620～720℃之间;水蒸气对碱金属蒸气的凝结温度影响不大;随着CO浓度的增加,碱金属蒸气的凝结温度降低;相同的CO浓度下,当Na+、K+的浓度比较小,碱金属盐为氯盐和硫酸盐时的凝结温度要比碱金属盐仅为氯盐时低。