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。     

IGCC中气化系统显热回收优化研究

气化系统显热回收量的多少直接影响着废锅所生成的饱和蒸汽热能和进入到蒸汽轮机的主蒸汽热能,从而影响着IGCC系统供电效率。为提高IGCC系统效率,本着能量梯级利用的目的,对气化系统的显热回收方式和回收程度进行优化研究。研究表明,采用全热回收方式和降低对流废锅出口合成气温度,都有利于提高系统净功率和供电效率。     

高压多组分合成气冷却器的数值模拟

合成气换热器是整体煤气化联合循环（integratedgasification combined cycle,IGCC）系统的重要组成部分,装有煤气冷却器的气化炉可对合成气的物理显热进行回收利用,提高IGCC系统效率。该文利用多孔介质模型对燃气冷却器中水与高压合成气之间的换热进行了模拟研究,将孔隙率、分布阻力、分布热源通过用户自定义函数耦合进FLUENT进行计算。并对比了不同的折流板布置方式对换热的影响。结果显示多孔介质模型可以很好地模拟燃气冷却器壳程流体的流动和换热;适当减少折流板数目可以有效降低壳程流体的压力降,并且对换热的影响不大。     

基于大容量F级燃气轮机的IGCC热力系统集成方案研究与总体性能分析

围绕IGCC技术发展趋势与热点,针对不同配置流程的F级IGCC热力系统模拟和计算,得出各系统方案总体性能参数,比较不同配置流程的F级IGCC系统在热力性能上的差异。研究结果表明:F级IGCC系统净输出功率达350~450 MW,采用湿法气化、激冷流程的系统供电效率为38%左右,采用干法气化、显热回收流程的系统供电效率为48%左右;带CO2捕捉符合低碳经济的发展趋势,但集成捕捉装置后IGCC热力性能下降明显,F级IGCC供电效率下降8百分点以上;"二拖一"IGCC方案相比单机方案热力性能提高,且有益于单位造价的降低,符合大规模IGCC系统的发展方向。     

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。     

IGCC系统中余热锅炉的优化研究

余热锅炉是IGCC系统中将燃气循环和蒸汽循环结合起来的热力设备,起着承上启下的作用,其流程和参数的合理选择对整个IGCC系统有重要的影响。首先建立200MW级IGCC系统模型,然后对余热锅炉双压、双压再热、三压和三压再热流程的IGCC系统进行计算比较,得出最佳的余热锅炉流程方式是三压再热。针对三压再热余热锅炉的IGCC系统,根据能量梯级利用原理合理设计余热锅炉与废热锅炉的匹配方案,并对不同方案的系统发电量、系统效率、汽轮机功率及热耗率进行比较,得出最佳匹配方案。     

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。     

IGCC电厂的合成气饱和器模拟分析研究

IGCC电厂合成气的组分及热值对燃气轮机和整个IGCC电厂的稳定运行至关重要,合成气热值调整由合成气饱和器及相关系统完成.简述了IGCC电厂的合成气饱和器类型及其它类型的合成气混合和热值调整装置及系统,并对水饱和器进行了模拟分析.总结了合成气水饱和器和蒸汽饱和器的特点及其出口参数的影响因素,并对这2种合成气饱和器进行了比较.结果表明,水饱和器的注水温度和流量影响出口合成气温度和组分,蒸汽饱和器入口合成气的温度和流量对出口合成气的温度和组分有较大影响.     

气流床煤气化技术与IGCC发电

分析了典型气流床气化技术的优缺点及其在IGCC发电系统上的应用,提出带显热回收的二段式干煤粉加压气流床气化技术是今后IGCC煤气化的主要发展方向,指出随着大规模煤气化技术的发展,IGCC技术具有广阔的应用前景。     

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。     

适应整体煤气化联合循环燃气轮机改型方法分析

整体煤气化联合循环(IGCC)是多种设备、多种技术集成的一个复杂系统,整合了化工、发电等各方面技术为一体,包括了气化炉、空分系统、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机等设备。通过分析煤气化合成气与天然气的差异以及煤气化合成气对燃气轮机的影响,展开燃用天然气燃气轮机改型设计为燃用合成气的方法探索,总结改型设计经验,为整体煤气化联合循环燃气轮机设计奠定基础。     

IGCC示范工程净燃气加热器的选型与设计

对IGCC中最主要的热回收装置(净燃气加热器)进行选型与设计,分析了合成气的物性计算方法,并结合Aspen B-JAC进行了换热器的设计,给出了一台双壳程U型管水气加热器的结构和性能数据。     

甲醇/电联产系统能耗特性

以一次能源消耗为统一基准推导了联产系统相对分产系统的相对收益、相对节能率和节能判据关系式。得到以化电比和联产系统效率表达的节能分区图,可以清楚地展示和比较国内外文献中多联产系统的节能效果。根据联产系统中合成气的不同利用途径,定义了联产气和非联产气,并据此建立了联产系统化电分摊的理论模型。以并联液相富CO一次通过多联产系统为例,对联产系统的节能原因进行了分析。结果表明：全系统的热量耦合是联产系统节能的主要原因。     

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。     

IGCC多联产系统工艺路线选择研究

以煤气化为核心的IGCC多联产系统集成了联合循环发电和化工品的生产,具有高效、环保等优势,得到广泛关注。由于系统的复杂程度及化工品生产和燃机发电对合成气的要求并不完全一致,多联产系统工艺路线的选择必须兼顾考虑。分析了IGCC多联产系统与常规IGCC电站的不同,并分别对IGCC及其多联产系统的气化技术、煤气净化技术、空分配置的选择原则进行分析,最后以实际IGCC多联产项目为例,给出了系统工艺路线的选择方案。