IGCC中蒸汽系统流程与参数综合优化研究

概述作者研究集体相关的研究，包括：突破传统的模拟分析框架，提出IGCC中蒸汽系统流程与参数同步综合的设计优化新思路；基于“能的梯级利用”原理和“流程温区超结构”概念，建立IGCC蒸汽系统综合优化模型；基于大量数值计算与模拟分析，揭示IGCC蒸汽系统热力特性规律等。本研究为IGCC蒸汽系统设计分析提供有实用价值的方法和手段。     

槽塔结合太阳能辅助燃煤发电机组性能分析

目前化石能源短缺,环境污染日益严重,太阳能作为一种清洁可再生的能源,以其储量巨大、便于获取、无污染的优势,获得广泛的关注和发展。以国内某1 000 MW 超超临界机组作为基准系统,提出了一种同时集成槽式、塔式太阳能集热子系统的新型太阳能辅助燃煤发电系统,分析了系统的节煤量、光电效率、锅炉热效率,同时对集成系统的经济成本进行了分析。结果表明：该新型集成系统比传统燃煤电站具有更好的热力学性能,可以最大限度地利用太阳能,THA工况下集成系统的节煤量约9 g/（kW·h）。随太阳能取代比例的增大,集成系统的光电效率最大为25.55%,太阳能侧平准化度电成本为0.81 元/（kW·h）,低于目前的纯光热电站上网电价1.15 元/（kW·h）,具有明显的经济优势。     

联合循环中蒸汽底循环系统设计优化研究

遵循“温度对口,梯级利用”的原则,基于温区概念,建立了联合循环底循环系统设计优化模型,并通过实例对一具体的联合循环底循环系统进行了优化研究,得出了一些有价值的结论。研究结果表明:单压余热锅炉底循环系统存在一个最优的汽包压力,使联合循环系统性能最优;对于双压余热锅炉底循环系统,高压汽包压力并不是越高越好,存在一个合理的选择区域,一定高压汽包压力下存在一个最佳的低压汽包压力使系统性能最优;与单压余热锅炉底循环系统相比,双压余热锅炉底循环系统余热利用率更高,从而更好地实现了能的梯级利用。     

燃烧前CO2捕集技术在IGCC发电中的应用

由于整体煤气化联合循环（IGCC）发电本身的技术特点,使得其非常适合于进行燃烧前CO₂捕集。针对IGCC特点,提出了一种MDEA脱酸气结合湿法氧化法硫回收的燃烧前CO₂捕集流程。通过模拟计算,验证了流程的可行性。将其与IGCC发电系统集成,对比计算了有无燃烧前CO₂捕集的IGCC系统供电效率等相关参数,燃烧前CO₂捕集使IGCC供电效率降低约10个百分点。分析指出了导致包含燃烧前CO₂捕集的IGCC供电效率降低的3个因素：蒸汽消耗、燃料化学能损失和新增动力设备电耗,并据此确定了今后的优化方向。     

内嵌加热管束反应床Ca(OH)2/CaO热化学储能性能研究

热化学储能在能量密度以及能量的长期存储上较显热储能和潜热储能2种方式具有较大的优势，并且在远距离输送上具有比较小的能量损失。采用热化学储能中的Ca(OH)₂/CaO储能体系进行数值研究，旨在探索内嵌加热管束反应床的尺寸以及加热温度与反应床储热性能之间的关系。针对多孔反应床内的储能反应建立一个物化模型，采用数值计算的方法将反应床反应过程中的传热传质过程进行量化分析。以反应床的储能率表征反应床的储热性能并分析不同工况下的反应模式。结果表明内嵌管束加热方式比反应床外壁加热有更高的储热性能，尽管前者的加热面积远小于后者，但与后者相比，其储能率仍提高3.8%左右。另外，研究发现在不同的反应率下反应床尺寸变化对储能率的影响效果不同。对反应床的加热温度变化研究表明，不同的尺寸参数对加热温度的变化敏感程度也是不同的。对于文中反应床，当额定加热温度为863K，半径为120 mm，高650mm时反应床的储能效率达到最高。     

超临界机组附加单耗分布及案例分析

建立了超临界机组稳态工况下能耗空间分布模型,基于600 MW超临界机组锅炉及汽轮机系统模型进行案例分析。根据热力学第二定律,得出总体附加单耗在各设备间的分布情况,挖掘出节能潜力并提出进一步降低煤耗的指导思路。     

太阳能驱动的固体氧化物电解池制氢系统性能研究

采用太阳能驱动电解水制氢是实现将太阳能转换为氢能来存储的最佳方式。该文提出一种采用光伏、光热协同驱动固体氧化物电解池（SOEC）进行高温蒸汽电解的制氢系统。建立各子系统数学模型,选取北京地区夏至日气象参数,分析太阳辐照度对制氢系统的性能影响,最后对整个系统进行能量及火用分析。结果表明,电流密度和温度是影响SOEC工作的重要因素。在电流密度较大的情况下升高温度,将有利于提高电解效率。耦合太阳能后系统最大能量及火用效率分别达到19.1%和20.3%。火用分析结果表明系统最大有用功损失发生在光电转换过程,火用损比例为87%。提升光电效率,将成为提高太阳能-氢能转换效率的关键。     

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。     

IGCC联合循环系统全工况特性分析研究

概述IGCC联合循环系统全工况特性的分析研究。基于全工况和独立变量概念，剖析系统工况变动的影响因素与构筑全工况图谱框架；分析采用不同调节方式时燃气侧循环和蒸汽侧循环变工况特性规律；在大量计算和分析基础上，绘制完整的IGCC联合循环系统全工况特性图谱，总结归纳系统特性规律和得到有参考价值的结论等。概述的研究成果为IGCC联合循环系统设计优化与运行控制提供完整的信息和有效手段。     

燃气轮机检修期判别研究

目前燃气轮机常见的有三种维修间隔函数形式,分别为E0H(EqU1xlent Operating Hou)模式、实际 模式、GE(美国通用电气公司）模式。给出了三大厂家对燃气轮机寿命的计算方法,并将E0H模式中国标给 出的计算公式、GE法的公式简化为仅涉及运行小时及起动次数的公式,用@、A作为其加权系数修正。研究 了各影响燃气轮机寿命的因素对@、A的影响,揭示了四个主要影响因素并得到了其在特定条件下与@、A的 函数关系式。另外分析了各计算公式中起动次数与运行小时的折合关系,并对实际维修间隔函数进行了分 段线性拟合。研究成果将对合理选择判别燃气轮机检修期进而节省检修维护费用提供有益的指导。