用于IGCC的燃气轮机技术方案与性能预测

主要符号表T温度G质量流量。压气机压比。压气机进口导叶安装角N功率X。压损系数X。。氮气回注系数X。;,空分整体化系数下标a空气cg煤气0烧天然气时设计工况。氮气as空分装置f燃料O。氧气1Bu8整体煤气化联合循环（IGCC）燃气轮机与常规的燃机有很大的差异［“l。它改烧中低热值的合成煤气,其燃料量比烧高热值的油气时要增大几倍;不同空分方案和采用不同的NZ回注掺混量时,情况就更为复杂。透平工质流量比压气机空气流量相差很多,燃气轮机总是处于复杂的变工况状态。2IGCC中燃气轮机技术方案归纳IGCC中燃气轮机可行的技术方案…     

喷水对半闭环燃气轮机循环的影响

本文对燃气轮机的简单循环、开环和半闭环系统,分别以空气和CO2作为工质、纯氧为氧化物、天然气为燃料时的热力循环过程,在喷水及不喷水条件下,利用自行设计的分析软件进行了较为系统的数值分析和性能评估,详尽分析了喷水量对使用空气或CO2作为工质的半闭环燃气轮机循环的影响,揭示了适量喷水有助于提高循环效率和输出功率的客观规律,为研制CO2零排放的高效燃气轮机装置奠定了坚实的理论基础.     

整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环的参数优化

本文采用非线性优化方法,分析了整体煤气化湿空气透平（ＩＧＨＡＴ）循环的热力性能,研究了温化器出口空气含 湿量、间冷压比及空分集成程度等主要参数对循环性能的影响。结果指出较之湿空气透平（ＨＡＴ）循环,ＩＧＨＡＴ循环的 空气含湿量有了大幅度的提高,从而使得循环比功大大增加。     

IGCC空气侧整体综合优化的研究

主要符号表X。。氮气回注系数如空分整体化系数E。；c燃气轮机压气机效率G。l回注氮气流量万燃气轮机透平前温尼。”系统相对效率G。。煤气氮气掺混流量Ea；，c空气专用压缩机效率N。”系统相对功率1前言整体煤气化联合循环（IGCC）系统模拟与优化逐步受到重视，开展了许多相关研究［‘－‘］。但是，现有的方法［‘，‘］一个突出的问题，它是在设定的具体流程方案下的数值分析，这常常导致落入“局部优化掩盖了整体最优”的误区。本文是研究以空分系统为中心的空气侧子系统的整体优化，阐述基本概念，尝试新方法，并结合大型商业化装…     

采用化学链式燃烧的燃料电池联合循环及其性能分析

1课题背景高温燃料电池可与燃气轮机、蒸汽轮机等动力装置组成多重循环,实现能量的梯级利用,从整体上进一步提高能源利用率,为总能系统的发展提供了新的可行途径。氢能是一种高效、清洁、可再生的二次能源,被称为21世纪的能源。研究以氢为燃料、由高温燃料电池、燃气...     

IGCC电站的过程模拟和性能分析

整体煤气化联合循环（IGCC）系统是一种先进的高效、清洁、具有燃烧前碳捕捉功能的能源利用和转化系统。本文利用流程模拟软件Aspen Plus对基于干煤粉气化技术的IGCC电站（电功率250MW_e）进行模拟,并针对其中的Shell气化炉、常温湿法煤气净化系统、燃烧前CO₂捕捉系统等进行性能分析。通过灵敏度分析发现氧煤比是Shell气化炉性能的最重要影响因素,气化炉优化参数为:气化温度1450～1500℃（热损失为2%）,气化压力4 MPa,氧煤比0.72,蒸汽煤比0.08,氧气纯度99.5%;煤气净化系统的热煤气效率可达94.48%,可凹收显热52.7MW;M702F燃气轮机净输出功222.9MW;三压再热式余热锅炉净输出功70.6MW;以神华煤为燃料时,不考虑碳捕捉的IGCC电站的能量转换效率可达到46.37%,而考虑碳捕捉功能的IGCC电站的效率下降为35.63%（降低10.74%）。     

新颖外燃式湿空气燃气轮机循环及性能研究

本文首先提出一种新型的高效燃煤燃气轮机循环一外燃式湿空气透平循环动力系统。由于外燃的特点，作功工质为洁净湿空气，从而可以实现水的回收，是对常规ＨＡＴ循环的突破；另外洁净湿空气排放不受通常烟气露点限制，从而可回收利用湿空气降温时的低温凝结潜热，提高了加湿能力，从而提高系统性能。揭示了新型循环的基本规律；推导出具有湿化特点的约束方程和系统性能简明表达式，指明影响系统性能的关键因素。在透平初温为８５０℃的工况下，系统热效率高达４８．１１％。基于能量品位梯级利用原理和系统集成方法论，通过探索充分而合理利用中低温余热的有效途径，开拓洁净煤燃气轮机总能系统的新方向。     

基于燃料氧化分级的化学链燃烧冷态实验研究

基于燃料氧化分级的原理,设计并搭建了新型串行流化床化学链燃烧反应器,该反应器由空气反应器、气化反应器、还原反应器、空气旋风分离器、燃料旋风分离器、空气返料器、燃料返料器和隔离器组成一个循环回路。采用压力测量和气体成分检测的方法,研究了该系统内的压力分布、物料循环速率以及反应器间气体混合规律。结果表明:隔离器流化风量是影响系统压降以及颗粒循环的决定性因素;空气反应器与燃料反应器之间几乎不发生气体串混,隔离器气体隔离作用良好。     

基于微燃机的空气湿化循环构建与分析

基于同一微燃机,构建了注水回热(RWI)、HAT、部分空气湿化(PHAT)、压气机入口喷雾冷却的HAT(AHAT)循环模型,对各循环的性能进行了模拟分析并对比了效率和比功.结果表明,在可比条件下,空气湿化循环功率和效率较回热循环分别提高40%以上和5个百分点左右.研究结果为微燃机改造为空气湿化循环提供了依据和理论指导.     

HAT循环关键部件-空气湿化器的初步实验性能

１前言空气湿化器作为ＨＡＴ（ＨｕｍｉｄＡｉｒＴｕｒｂｉｎｅ）循环的关键部件在ＨＡＴ循环中起着举足轻重的作用。在湿化器内,通过气水间的逆流传热传质,达到加热和湿化空气的目的,从而加大透平流量,减少了压缩功,提高了循环效率和比功。空气在湿化器中的加热加湿...     

400MW级IGCC机组变工况性能计算

1引言一个多世纪以来,煤一直是世界上主要的发电燃料,这一趋势将在较长的时间内一直保持下去。对于中国这样一个以煤作为一次能源的国家,这一现象尤为突出。特别是随着全球性能源危机的出现以及环境保护要求的提高,使得洁净煤技术（CCT）受到普遍关注。在众多的洁净煤发电技术中,IGCC技术以其特有的高效率、低污染等特点,被认为是下世纪最有发展前途的洁净煤发电技术之一。鉴于IGCC系统结构与组态非常复杂,涉及煤的气化、净化、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、空气分离等关键技术,因此建立IGCC系统的性能模型,对IGCC机组的…     

一类煤与天然气互补利用的新型发电系统

提出一种新型发电系统,通过煤和天然气的互补利用来减少能量转化过程的不可逆损失。煤气化炉采用空气和水蒸气做氧化剂,碳转化率约为60%,未转化部分形成半焦,半焦燃烧释放的热量驱动天然气重整反应,制取合成气。煤部分气化所得气化煤气和半焦燃烧驱动天然气重整所得合成气混合,作为联合循环的燃料。结果显示,新系统的热效率为51.5%,效率为50.3%,天然气折合发电效率为61%。新系统为高效合理利用煤和天然气提供了一种新途径。     

Analysis of the product gas from biomass gasification by means of laser spectroscopy

The use of biomass and waste for decentralised combined heat and power production (CHP) requires highly efficient gasification processes. In the Technische Universität München (TUM), an innovative gasification technology has been developed. This allothermal gasifier is producing a hydrogen- rich, high-calorific gas, that can be further used in a microturbine or a fuel cell producing energy. For the operation of such a system, the online analysis of the composition of the product gas is of high importance, since the efficient working of the machines is linked with the gas quality. For this purpose an optical measurement system based on laser spectroscopy has been applied. This system can measure not only the basic components of the product gas (H₂, CH₄, CO, CO₂, H₂O), but it also gives information concerning the content of high hydrocarbons, the so-called tars, in the product gas.     

Rational design of thermogravimetric experiments to determine intrinsic char gasification kinetics

The Boudouard reaction is an important heterogeneous reaction that takes place inside the gasifier during char gasification. To evaluate the gasification performance of solid fuels, it is important to know the intrinsic rate of the Boudouard reaction of that particular fuel. Incorrect determination of this rate results in error when used for modelling or gasifier scaling purposes. The thermo-gravimetric analyser (TGA) is an instrument that is widely used for gasification studies, particularly to explore the intrinsic gasification kinetics of coal or biomass char in a controlled environment. As in a real gasifier environment, several experimental parameters in TGA experiments can influence the intrinsic reactivity of the sample char; however, this is rarely discussed in the literature. It is essential to carefully differentiate the physical effects from the pure chemical reaction and to consider their interactions to obtain reliable kinetic parameters. No systematic experimental procedures to minimize the effects of the rate-influencing parameters during TGA experiments are available in the literature. This article presents an analysis for this purpose and demonstrates the variation in the gasification rate when the experimental conditions are not properly optimized. A mathematical model is also presented to explain the possible diffusional interactions with chemical kinetics during un-optimized TGA experiments.     

生物质洁净能源研究中的流化床动力学模型

分别对最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床及相应的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等加以综述 ,分析其优缺点 ,并在此基础上提出动力学模拟研究的新思路 .根据流化床内在的本质———流化态的不同 ,将流化床分为最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床三种 .总结了前人针对各种流化床提出的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等思想 ,建议今后可以在以下几个方面进行深入研究 :⑴使得模型更有普适性 .⑵由于气泡有效直径尚不能在理论上求得 ,可以在理想气泡直径变化公式的基础上 ,加入非线性化学的计算 .⑶确定不同情况下的参数 ,使得工作更有延续性 ,也使得模型更加具有生命力 .⑷从高压的角度去进行模型的计算 ,并得到相应的试验数据支持 .     

中试规模的第二代增压流化床联合循环发电技术研究与开发

第二代增压流化床联合循环发电技术(2G PFBC-CC)是当前具有应用前景的洁净煤发电技术之一。东南大学热能工程研究所构建了2 MWt加压喷动流化床部分气化炉,对原有1 MWt增压流化床燃烧炉进行了改造,形成了较完整的2G PFBC-CC系统．经过二年多的调试和试验研究,验证了2G PFBC-CC工艺可行性和先进性,部分气化炉产生的煤气热值在4．2 MJ／Nm3以上,满足燃气透平的要求,排出的半焦可在PFB燃烧炉内稳定燃烧,飞灰含碳量在2％以下,系统碳利用效率在99％以上。     

甲醇--动力联产系统热功转换过程分析

在联产系统能量和物质转换过程模拟和分析的基础上,重点研究了热功转换过程及其与甲醇合成过程的相互影响.得到部分联产率对系统输出功、甲醇合成压缩机耗功、甲醇产量、合成塔副产蒸汽的影响.并对比了动力独立生产系统和部分联产系统供电效率.     

Direct coal gasification with simultaneous production of electricity in a novel fused metal anode SOFC: a theoretical approach

Coal gasification in molten metal baths is a relatively new process with important technological advantages. The economics of the process can be made even more attractive if part of the Gibbs energy change of the oxidation reaction is directly converted into electricity through the use of the concept of a solid oxide fuel cell. This combination of fuel cell and fused metal gasifier in a single reactor-cell of the type: C, O₂, fused metal / YSZ / perovskite, O₂ is the distinguishing feature of the new process analyzed in this work. A mathematical model has been developed which describes the steady-state behaviour of this novel fuel cell and discusses the effect of operating conditions upon cell performance. This theoretical approach shows that, under best-case estimates, the electrochemical cell gasifier is capable of producing very high current and power densities. Paper presented at the 6th Euroconference on Solid State Ionics, Cetraro, Calabria, Italy, Sept. 12–19, 1999.     

基于MP-PIC模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

本文以多相流质点网格模型(MP-PIC)为基础,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了流化床煤气化过程的三维可压缩数理模型,该模型同时考虑了稠密气固流动,传热传质和相内、相间的化学反应。通过不同操作参数下模拟计算,获得反应器内的流型、气体组分分布、化学反应速率变化等规律。模型计算所得的出口气体组分与实验结果进行了比较,数值模拟与实验吻合。     

水煤浆与干粉给料方式两种IGCC系统的(火用)分析

通过将煤气化过程与联合循环系统相结合,IGCC成为目前最有发展前途的洁净煤技术之一.但以往对IGCC系统的研究多集中联合循环或气化过程本身,而忽略了气化效率对系统整体性能的影响.为揭示气化过程与系统性能之间联系,本文对Texaco与Shell公司的两个IGCC系统实例分别进行了流程模拟和(火用)分析,并着重从热力学角度比较了系统煤气化部分的差异对系统整体性能的影响,得出结论:Shell煤气化技术与Texaco煤气化技术相比,气化过程的(火用)损失相对减小15%,冷煤气效率提高2.6个百分点,系统热转功效率上升2.1个百分点.本文研究成果为IGCC系统进一步改进提供了热力学基础理论支撑.