IGCC系統(tǒng)性能分析及關(guān)鍵設(shè)備優(yōu)化研究.pdf

1、IGCC發(fā)電不僅熱效率較高,而且環(huán)保性能良好,已是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。本文從兩個(gè)方面對(duì)IGCC系統(tǒng)進(jìn)行研究,一方面,利用流程模擬軟件分析整個(gè)工藝系統(tǒng)的性能,優(yōu)化系統(tǒng)的操作參數(shù)。另一方面,借助流體分析軟件優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)。本文主要的工作和結(jié)論如下:
　　 1.基于Aspen Plus平臺(tái),建立了以Shell煤粉氣化爐為核心的煤氣化凈化工藝流程仿真圖,針對(duì)神華煤種,采用純氧和水蒸氣為氧化劑,對(duì)煤粉的氣化過程進(jìn)行了模擬分析,研究分

2、析了氣化爐的氧煤比、蒸汽煤比、氣化溫度和氣化壓力等主要運(yùn)行參數(shù)對(duì)合成氣成分、冷煤氣效率和煤氣熱值等氣化爐性能的影響。選定操作參數(shù)氣化溫度1300℃、氣化壓力4MPa;最佳參數(shù)為氧煤比0.75、蒸汽煤比0.1。在煤氣化最佳工況下,采用常溫濕法中的低溫甲醇洗對(duì)粗煤氣進(jìn)行凈化處理,并對(duì)顯熱進(jìn)行了回收,得到了潔凈的煤氣成分,計(jì)算得到凈煤氣熱值12.37MJ/kg、冷煤氣效率η1為41.4％、熱煤氣效率η2為90.43%。
　　 2.以煤

3、氣化過程模擬所得的凈煤氣為燃料,建立了基于Aspen平臺(tái)的整體燃?xì)?蒸汽發(fā)電系統(tǒng)模型,分析了IGCC中燃?xì)廨啓C(jī)的五個(gè)獨(dú)立參數(shù):整體空分系數(shù)Xas、燃?xì)馔钙匠鯗豑、氮?dú)饣刈⑾禂?shù)Xgn、壓氣機(jī)進(jìn)口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉角度α和透平通流面積調(diào)整系數(shù)SS對(duì)整體系統(tǒng)的熱效率和發(fā)電功率的影響,得到了最佳工藝參數(shù)燃?xì)獬鯗豑為1400℃,壓氣機(jī)流量為651/kg·s-1,整體空分系數(shù)Xas為0.5左右和N2回注系數(shù)Xgn為1.0,透平通流面積調(diào)整系數(shù)SS為1。并通過

4、正交試驗(yàn)確定了整個(gè)系統(tǒng)的主要影響因素。在最佳參數(shù)下計(jì)算得到了聯(lián)合循環(huán)的主要性能參數(shù):燃機(jī)凈功273.8MW,汽機(jī)凈功103.105 MW,整個(gè)系統(tǒng)的熱效率ηig為57.7%。
　　 3.基于PDF模型和DFM模型,采用Fluent模擬軟件對(duì)系統(tǒng)中的氣化爐進(jìn)行了三維模擬研究,分析了不同氧煤比下氣化爐內(nèi)流場(chǎng),為氣化爐的優(yōu)化提供了微觀參考。并對(duì)氣化爐的噴嘴旋轉(zhuǎn)角、噴嘴的位置、噴嘴的直徑和氣化爐出口漸縮角進(jìn)行了優(yōu)化研究,分析了其對(duì)氣化爐