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系统中废热锅炉特性研究

废热锅炉包括辐射废热锅炉(radiant syngas cooler,RSC)和对流废热锅炉(convective syngas cooler,CSC),它是整体煤气化联合循环(integrated gasification combined Cycle,IGCC)系统中的高温冷却单元,可回收气化炉出口粗合成气热能,以提高系统的效率,所以研究IGCC系统中废热锅炉的特性是很有意义的。该文利用ThermoFlex软件建立200MW级IGCC系统模型,从系统效率角度出发,首先研究对流废热锅炉出口合成气温度对IGCC系统性能的影响,然后研究废热锅炉产生不同蒸汽参数对IGCC系统性能的影响。结果表明:随着对流废热锅炉出口合成气温度的提高,系统的发电功率和效率下降;废热锅炉产生过热蒸汽的系统效率优于产生饱和蒸汽的系统效率,废热锅炉产生高压蒸汽的系统效率优于产生中压蒸汽的系统效率;综合考虑造价及其系统效率的影响,推荐最佳的蒸汽参数方案为辐射废热锅炉和对流废热锅炉均产生高压饱和蒸汽的系统。     

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。     

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。     

400 MW整体煤气化联合循环机组脱硝方案比较

整体煤气化联合循环（integrated gasification combined cycle,IGCC）电厂是我国洁净煤发电的主要方向之一.为了合理选择NOx排放方案,基于流程模拟软件Thermoflex建立了400 MW级IGCC系统模型,采用回注氮气或蒸汽法降低燃气轮机燃烧温度以减少热力型NOx排放,回注所需稀释剂不足时结合余热锅炉＋选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）法,保证各脱硝方案下排烟中NOx含量均为50 mg/m3;在燃气轮机功率为286 MW工况下比较各系统的热力性能,并结合工程实际计算各方案初始投资.结果表明：回注氮气脱硝效果不如注蒸汽,但回收利用来自气化岛氮气可提高能量利用效率,增加燃气轮机出力,系统效率有所提高;在目前IGCC电厂关键设备的技术水平下,增大SCR脱硝比例可改善ICCC系统热力性能,而IGCC电厂单位投资和运行成本也将增加.随着IGCC系统关键技术的提升,回注氮气法将会是最具环保节能潜力的脱硝方案.     

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的综合效益和发展前景

１工艺流程描述图１所示为先进的ＩＧＣＣ概念的简化流程图，于１９９８年进入实用阶段。ＩＧＣＣ技术特有的组成部分是煤的转换和两个热动力循环，即燃气轮机的开式等压循环和汽轮机的闭式朗肯循环。系统的输入物料流是煤、空气和水。余热通过朗肯循环的冷凝器和等压循环...     

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。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

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。