设置富氨蒸气回热器的固体氧化物燃料电池/燃气轮机/卡琳娜联合循环系统的热力性能分析

提出了一种新的SOFC/GT/KCS联合循环发电系统,建立了该系统热力性能的数学模型,根据热力学第一定律和第二定律,利用EES软件仿真模拟对系统进行了能量分析、憥分析,并研究了空气流率、燃料利用率、燃料流率、压气机压比、水蒸气碳比的变化对联合循环热力性能的影响。研究结果表明,在设定工况下,SOFC的发电效率为49.2%,系统总发电效率为67.6%,系统总火用效率为68.16%;系统的各部件中,火用损失较大的部件依次为SOFC、后燃烧室、燃气轮机、预热器3和余热锅炉;当燃料利用率为0.85时联合循环系统的性能最佳;在一定范围内,随着空气流率、燃料流率或水蒸汽碳比的增加,联合循环系统的能量利用效率均降低。     

大型天然气联合循环电厂对汽轮机的选择

为适应联合循环蒸汽系统优化的需要和机组快速启动的要求，选择合适结构形式的汽轮机至关重要。文章阐述联合循环汽轮机的特点，对联合循环汽轮机的汽缸和排汽形式进行分析比较，推荐适合于三压再热蒸汽系统最合理的汽轮机。     

燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系配置的思考

燃气-蒸汽联合循环发电机组因高效、节能、环保而越来越受到重视,为此,从我国当前大力发展燃气-蒸汽联合循环发电机组的实际情况出发,全面分析联合循环机组轴系的配置型式及其影响,重点比较了单轴和多轴“2拖1”机组在设备投资、占地面积、建设周期、起动停机、功率和效率、检修和控制系统方面的优缺点,为燃气-蒸汽联合循环发电新机组建设的轴系配置提供参考。     

大型天然气联合循环电厂对燃气轮机的选择

为使建成后的燃天然气电厂单位投资省、热效率高、投产后具有较好的效益，选择合适的机型至关重要。本文在充分掌握了国内外大量联合循环电厂应用实践和国际上大型燃气轮机制造厂商的产品性能特性的基础上，对我国将建设的大型天然气联合循环电厂的机组选型进行充分论证和技术经济比较，并推荐出合理的机型。     

西门子HE型联合循环汽轮机的技术特点

上海汽轮机有限公司引进西门子与V94.3A型燃气轮机配套的HE型联合循环汽轮机的设计与制造技术。该型汽轮机与国内常规汽轮机相比,具有诸多特点。介绍了配套的燃机—联合循环汽轮机整体布置以及HE型汽轮机的结构布置特点;详细阐述了该型汽轮机的汽缸结构、滑销系统、支承方式、配汽系统、液压盘车装置以及各相关系统的设计特点。对HE型汽缸和润滑油系统采用模块化设计的优点及本土化生产问题,提出了思考与建议。     

Performance evaluation of SOFC systems using electrochemical partial oxidation of methane

We simulated the performance of systems using a solid oxide fuel cell (SOFC) stack which generates electricity by electrochemical partial oxidation of methane and a conventional steam‐reforming‐type SOFC (SRSOFC) stack. The net thermal efficiency in an atmospheric partial‐oxidation‐type SOFC (POSOFC)‐SRSOFC system was 8% higher than that in an atmospheric SRSOFC system at system outputs of 35 kW or more. The net thermal efficiency of a pressurized POSOFC‐SRSOFC‐gas turbine (GT) system was slightly higher than that of a pressurized SRSOFC‐GT system. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(4): 11–19, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10314     

等离子喷涂结合致密化工艺制备SOFC电解质层

为了利用大气等离子喷涂方法制备高温固体氧化物燃料电池(SOFC)电解质层,探讨了金属无机盐溶液对电解质层进行致密化处理以提高喷涂电解质层气密性的方法。通过对无机盐分解产物的热分析与X射线衍射分析确定了致密化处理温度,探讨了用一定浓度的无机盐溶液致密化电解质层时,致密化次数对其气体泄漏率的影响。实验结果表明,当致密化处理12次后,涂层气体泄漏率从喷涂态的1.1×10-6cm4·g-1·s-1降低到7.9×10-8cm4·g-1·s-1,能够满足作为SOFC电解质层的要求。测试结果表明由此试制的SOFC单电池的空载电压在高温时接近可逆电压。     

S109FA联合循环机组及其控制系统

介绍镇海电厂S109FA燃气-蒸汽联合循环发电机组的热力系统及设备组成,阐述了PG9351FA燃机的压气机、燃烧室及透平的特点,以及S109FA联合循环机组的特点,以及控制系统的特点及后备紧急手操按钮的设计方案.     

广东省引进燃气-蒸汽联合循环机组的必要性及机组性能分析

阐述了广东省引进燃气-蒸汽联合循环机组的必要性。以及该类型机组的燃料供应问题。通过与常规火力发电机组比较，分析了燃气-蒸汽联合循环机组在效率、环境保护、耗水量等方面的优越性。针对现今国际上的主导机型-F级燃气-蒸汽联合循环机组，就机组性能和结构优化配置方案进行了分析比较。认为：F级燃气轮机适于建造联合循环机组；作为两班制的调峰机组，单轴机组比多轴机组更具优势。     

阳极支撑平板状SOFC过电势模型及分析

平板型固体氧化物燃料电池由于具有高效率、低污染物排放等特点,是未来发电的主要方向。当电池运行产生电流时,就会伴随电荷传输产生活化极化,伴随质量传输产生浓差极化,根据材料导电性的不同相应产生一定大小的欧姆极化,从而降低了燃料电池的开路电压,并对电流密度和输出功率产生影响。为了能使燃料电池更好地运行,就必须要了解对过电势产生影响的各种因素,所以建立了阳极支撑的平板状SOFC过电势模型,分析了电流密度、温度以及一些结构参数对三种过电势的影响,对阳极支撑型和电解质支撑型燃料电池的性能进行了比较。     

管型固体氧化物燃料电池技术进展

叙述了以阴极、阳极、电解质、多孔陶瓷为支撑体的各类管型固体氧化物燃料电池(SOFC)的研发现状;介绍了西门子-西屋动力公司发展管型SOFC热电联供和联合循环发电技术的进展.发展以管型SOFC为主体的联合循环发电-热电联供的洁净能源供应系统,可提高以煤、天然气等燃料的发电效率,形成用户端的直接电、热、冷联供网络.     

Control of cyclic fluctuations in an independent microgrid by an SOFC triple combined cycle inertia system

Technology was investigated to control cyclic fluctuations in an independent microgrid powered with unstable renewable energy by use of a solid oxide fuel cell (SOFC, 1 MW) in a triple combined cycle (SOFC-TCC) that included a gas turbine (G/T, 0.8 MW) and a steam turbine (S/T, 0.2 MW). A large-scale solar power system (0.8 MW) and a wind farm (0.8 MW) were interconnected with the electrical power network through an inverter. The cyclic fluctuations ingredient of the network was controlled by a suitably designed inertia system and by governor-free control of the G/T and S/T. The SOFC-TCC’s control block diagram was submitted to MATLAB/Simulink R 2013a, and the deviation of electrical power and frequency in the independent microgrid caused by the SOFC-TCC and renewable energy interconnection was clarified. As a result, a range of suitable inertial constants for G/T and S/T and the electrical output characteristics were determined. Selecting a small inertial constant for the simulation resulted in a large frequency deviation of G/T and S/T, with frequency stabilized for a short time. On the other hand, selecting a large inertial constant resulted in a controlled frequency deviation, although the unstable frequency of the power grid continued for a long time.     

广东省引进燃气–蒸汽联合循环机组的必要性及机组性能分析

阐述了广东省引进燃气–蒸汽联合循环机组的必要性,以及该类型机组的燃料供应问题.通过与常规火力发电机组比较,分析了燃气–蒸汽联合循环机组在效率、环境保护、耗水量等方面的优越性.针对现今国际上的主导机型--F级燃气–蒸汽联合循环机组,就机组性能和结构优化配置方案进行了分析比较,认为F级燃气轮机适于建造联合循环机组;作为两班制的调峰机组,单轴机组比多轴机组更具优势.     

Proposal of a high‐performance solid oxide fuel cell combined power generation system with carbon dioxide recovery

A new fossil‐fuel‐utilized high‐performance combined power generation system with liquefaction recovery of carbon dioxide is proposed. In the system, pure oxygen is used as the oxidant gas to prevent the mixture of nitrogen in the exhaust gas and to make the liquefaction recovery of carbon dioxide possible. Solid oxide fuel cell is selected as the topping cycle. The exhaust fuel gas of the solid oxide fuel cell is afterburned with its exhaust oxidant gas of pure oxygen and the heat of the combustion gas is utilized in the bottoming cycle. Nonequilibrium MHD/noble gas turbine cycle is selected as the bottoming cycle because the temperature of the combustion gas reaches about 2300 K. It is made clear through detailed examination of energy balance that the total thermal efficiency of the system using natural gas (methane) as the fuel reaches 63.24% (HHV) or 70.18% (LHV). This efficiency is very high as for the system with carbon dioxide recovery. The proposed system, therefore, has excellent performance, and further research and development is warranted. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(4): 12–21, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10146     

6B联合循环电厂的燃气轮机小岛运行方案

燃气轮机的小岛运行是指燃气轮机在与主电网解列的情况下,带厂用电运行,从而保证了电厂的安全运行.一般来讲,燃气轮机的MARK-Ⅴ在出厂时并没有安装适合于该运行方式的程序,需要在电厂的现场对其进行程序修改,才能适应这种运行工况.就这一主题,给出了一个范例.     

大型燃气—蒸汽联合循环机组性能试验标准的选择和应用

燃机—蒸汽联合循环机组性能考核的试验中,试验标准的选择十分重要。介绍了ASMEPTC46、ISO2314:1989/AMD1和DL/T851三种试验标准,从试验目的、适用范围、试验程序要求、试验结果计算与修正,以及测量不确定度方面着重对前两种标准进行了分析比较,并结合实际燃机工程的性能试验实施,介绍了标准具体应用中的一些经验,供大型联合循环机组性能验收工作参考。     

相转化法制备锥管状阳极支撑SOFC

利用相转化法制备了锥管状NiO-YSZ阳极支撑固体氧化物燃料电池(SOFC)。讨论了不同造孔剂对阳极支撑体机械性能及微观结构的影响,结果表明,以石墨作为造孔剂时阳极支撑体的综合性能相对较好。以氢气为燃料的单电池测试结果表明,800℃时电池的最大面积比功率为410mW/cm2。交流阻抗谱结果显示电池极化电阻是影响电池性能的主要因素。     

外气道SOFC电堆流场的优化设计和数值模拟

外气道固体氧化物燃料电池(SOFC)电堆的流场分布对电堆性能有重要影响,通过对电堆侧盖的优化设计可以实现气流均匀分布.电堆侧盖主要分为从上至下的三管进气和中间单管进气两种结构.基于千瓦级电堆模型,将侧盖空腔划分为24条出气通道,以测量每条气体通道的出口速度,最终反映电堆入口气体的分布状态.利用ANSYS软件对侧盖空腔内气流均匀性分布进行了数值模拟.实际测量及数值模拟的结果均表明:降低气体在侧盖腔体内的流动速度,可以有效提高气流的均匀性.实际电堆中阳极和阴极气体分配器的存在将增大气体流动阻力,有利于侧盖中的气流进一步均匀化.     

SOFC建模与控制策略的研究现状与发展

简单介绍了固体氧化物燃料电池(SOFC)的单体结构类型和工作原理;然后详细介绍SOFC的电极、单电池、电堆、系统四个层次的建模以及SOFC控制的研究现状,并指出现有模型的不足;接着讨论SOFC电池数学建模的发展方向;最后,针对SOFC系统的非线性、大时滞、多输入多输出和随机干扰等特征,提出了几种适宜的控制方案.     

阳极支撑固体氧化物燃料电池的制备及性能

利用离心法成膜工艺在多孔Ni-YSZ阳极基体上制备8%(摩尔分数)YSZ电解质层,在1400℃共烧结,得到致密的YSZ膜和多孔结构的阳极。用苷氨酸-硝酸盐燃烧法合成超细阳极与阴极材料。其中,NiO-YSZ复合粉体用于阳极,La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)和30%(质量分数)Ce0.9Gd0.1O1.95(GDC)复合材料用作阴极。以氢气为燃料,研究了500～800℃时Ni-YSZ阳极支撑体固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池的性能。结果表明在500℃时电池开路电压(OCV)达1.10V,800℃时短路电流密度达1113mA/cm2,最大比功率为296mW/cm2。通过交流阻抗图谱分析,认为电解质欧姆电阻是影响电池性能的主要因素。