一、整体煤气化联合循环系统特性分析研究(论文文献综述)
曹旸[1](2020)在《锰基化学链空分技术及其在IGCC系统中的应用研究》文中指出整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)被认为是二十一世纪最具发展前途的煤基清洁发电技术,而由深冷空分系统提供纯氧的方法操作复杂、能耗大、成本高。化学链空分(Chemical looping air separation,CLAS)技术作为一种新型制氧技术,具有简单高效的优势,可以与IGCC系统相集成,以提高系统效率。同时高效的碳捕集方式是实现IGCC碳减排,从而减少温室气体排放的重要途径。因此,本文首先对适用于CLAS的具有发展前途的载氧体以及CLAS系统特性进行研究,然后将CLAS应用于IGCC系统,并与不同的碳捕集方式相耦合,研究各系统的运行特性。首先,采用热重实验研究了锰基载氧体的反应活性和循环稳定性,并通过动力学分析确定了吸氧和释氧过程的机理函数以及动力学参数。结果表明,Mn2O3/Zr O2具有较好的反应活性和循环稳定性,适用于CLAS过程。随着反应温度的升高,载氧体的还原速率显着增加,而氧化速率明显降低。通过对Mn2O3/Zr O2载氧体进行动力学分析,确定了还原反应的机理函数为随机成核和随后生长模型(A2),表观活化能和指前因子分别为180 k J/mol和1.98×108 min-1。氧化反应的机理函数为缩核模型(R3),表观活化能和指前因子分别为228 k J/mol和5.32×1011min-1。同时,发现了反应级数与氧化反应温度呈指数函数关系。其次,将得到的Mn2O3/Zr O2化学反应动力学模型与气固流体动力学模型相耦合,建立了一维CLAS串行流化床模型。其中,氧化反应器和还原反应器分别为快速流化床与鼓泡流化床。随后,研究了氧化反应温度、还原反应温度、空气体积流率以及CO2体积流率对生成的氧气摩尔分数和系统单位制氧能耗SPC的影响。结果表明,随着还原温度和空气体积流率的增加,氧气摩尔分数显着增加。随着还原温度和CO2体积流率的增加,SPC降低。氧化反应器和还原反应器的温度接近时,SPC会减小。当氧化温度和还原温度均为770°C,空气体积流率为50 Nm3/h,CO2体积流率为23 Nm3/h时,SPC为0.07555 k Wh/m3,远低于传统低温蒸馏空气分离的单位制氧能耗。再次,将CLAS应用于IGCC系统中,建立CLAS-IGCC系统模型,并对系统中主要模型进行了验证。随后,研究了主要运行参数氧煤质量比ROC、水煤质量比RSC和还原反应器温度TRR对粗合成气组成、冷煤气效率以及系统效率的影响,得出当气化温度、气化压力、ROC和RSC分别保持在1315 oC、24 bar、0.8和0.06时,粗合成气中H2+CO的摩尔分数最高。在ROC、RSC和TRR分别为0.75、0.06和770oC时,系统可获得最佳的冷煤气效率和系统效率,分别为81.79%和50.86%。最后,在CLAS-IGCC系统的基础上,分别构建了带有燃烧后一乙醇胺(MEA)法、燃烧前Selexol法、化学链燃烧(Chemical looping combustion,CLC)法以及钙基链过程(Calcium looping process,CLP)法碳捕集的CLAS-IGCC系统,研究了主要运行参数对各系统运行特性的影响,同时对系统进行了能量平衡和?平衡分析。结果表明,当ROC、RSC和TRR应分别保持在0.75、0.06和770 oC时,带有燃烧后MEA法碳捕集的CLAS-IGCC系统的能量效率和?效率分别为40.20%和37.70%;带有燃烧前Selexol法碳捕集的CLAS-IGCC系统的能量效率和?效率分别为43.65%和40.94%;CLAS-IGCC-CLC系统的能量效率和?效率分别为46.32%和43.44%;CLAS-IGCC-CLP系统的能量效率和?效率分别为45.04%和42.25%。采用CLC碳捕集的CLAS-IGCC系统具有高的能量效率和?效率,同时还具有高的碳捕获效率。对于带有燃烧后MEA法碳捕集的CLAS-IGCC系统,最大的能量损失和?损失分别发生在CO2捕集和燃气轮机子系统中,占系统总能量损失的41.64%和总?损失的42.58%。对于带有燃烧前Selexol法碳捕集的CLAS-IGCC系统,最大的能量损失和?损失分别发生在包含有燃烧前二氧化碳捕集的净化装置和燃气轮机子系统中,占系统总能量损失的31.95%和总?损失的43.09%。CLAS-IGCC-CLC系统最大的?损失在CLC单元中,占总?损失的31.50%。CLAS-IGCC-CLP系统最大的?损失发生在燃气轮机单元中,占总?损失的34.39%。研究结果为系统运行参数的进一步优化指明了方向。
叶超[2](2018)在《煤炭部分气化分级转化关键技术的研究》文中研究表明我国的一次能源在目前以及未来的很长一段时间里主要以煤炭为主,面对持续增长的能源需求以及日益严峻的大气污染形势,如何实现煤炭清洁高效利用已经成为一个亟需解决的课题。煤炭分级转化多联产技术作为一种高效的能源转化技术已经受到越来越多的关注,根据煤中不同组分的不同性质将热解、气化与燃烧有机结合,实现煤炭资源的梯级利用,提高了煤炭的利用效率,是解决我国如何实现清洁高效的利用化石燃料问题的技术之一。浙江大学针对目前煤炭资源利用方式单一、利用效率低下等问题提出了双流化床煤炭部分气化分级转化技术,将循环流化床煤炭部分气化技术和循环流化床半焦燃烧技术有机结合,将煤炭中易于转化的部分转化为煤气,煤气可用于燃气轮机发电或者化工原料,半焦经燃烧后用于发电。通过对煤炭的分级转化利用,可实现煤炭高效清洁的利用。本文在煤颗粒在不同气氛中的反应机理以及在循环流化床反应器中的气化特性研究基础上,在lMWt双流化床中试试验台上进行验证性试验研究,并模拟了煤炭部分气化能量转化系统,对其技术经济性进行了分析。首先,在改造后的热天平试验装置上开展了煤炭半焦的部分气化特性的实验研究,获得了半焦在H20,CO2以及H20和CO2混合气氛下的气化反应动力学试验结果。实验过程中,采用均相反应模型和Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型联立预测了半焦气化的反应速率,分析了温度和反应气氛对气化速率的影响,验证了不共用活性位和共用活性位反应机理的正确性。结果表明,在H2O和C02的混合气氛下,当温度不高于900℃时,不共用活性位假说更符合实验结果;当温度高于9000℃共用活性位假说更符合实验结果。结合对不同碳转化率下半焦比表面积的测试得出,随着反应的进行,气化反应速率先增加后减少,在反应过程中存在一个最大反应速率,半焦比表面积对气化速率有重要影响。然后,在自行搭建的小型循环流化床试验台上开展了典型煤种的部分气化实验,分别采用水蒸气-氧气和二氧化碳-氧气两种气氛,获得了气化温度、氧煤比和蒸汽煤比等运行参数对于部分气化特性的影响。实验结果表明,随着气化温度或者氧煤比的提高,有效气体成分、合成气低位热值、半焦产量、焦油含量均下降,而碳转化率上升;随着蒸汽煤比的增加,有效气体成分、合成气低位热值、半焦产量、焦油含量以及碳转化率均增大。在水蒸气-氧气的实验工况下,气化气有效成分最高含量可达70%,此时氧煤比为0.46,蒸汽煤比为0.31,气化温度为900℃,碳转化率为84.23%,采用激光拉曼光谱仪和傅里叶红外分析仪对不同条件下的半焦进行测试,拉曼光谱的结果表明,随着反应温度的增加,半焦中无序碳结构显着减少,石墨化程度总体上提高;而在二氧化碳-氧气气氛中,有效气体成分随着氧煤比的增加先增加后减小,当氧煤比为0.57时达到最大,约为40%,合成气低位热值为5.58 MJ/Nm3。通过扫描电镜和拉曼光谱的测试结果可以发现,随着反应气体进入煤颗粒内部,颗粒表面的孔隙逐渐打开,CO2进入半焦内部并与半焦发生反应,产生更多的含氧官能团和芳香族化合物,含氧官能团及芳香族化合物的产生使得半焦无序性增加。在lMWt双流化床气化燃烧实验台上开展煤炭空气部分气化实验,该实验主要分为三个工况,气化温度分别为790℃、850℃和920℃,每个工况持续3个小时左右。试验期间,各工况下系统运行稳定,调节方便,燃烧炉和气化炉能够正常协调运行。气化炉以空气作为气化介质进行部分气化,产生煤气和焦油,并将半焦送到燃烧炉中稳定燃烧,燃烧炉在燃用全部半焦的条件下可以稳定运行。试验结果表明,以空气作为气化介质时可以获得较高的煤气产量,随着工况温度的提高,依据煤气放散流量计算的每千克煤气产量也相应的提高,920℃工况下的煤气产量最高;在三个运行工况下,获得的焦油产量都很低,尤其是在920℃下,基本不产生焦油;燃烧炉燃用来自气化炉气化所剩半焦时运行稳定可靠,从密相区至炉膛出口沿炉高方向温度分布均匀,并获得较好的燃烧效率。在Aspen Plus软件平台上开展了煤炭部分气化分级转化系统的流程模拟,构建了给煤量为4320t/h的常压部分气化联合循环发电系统、加压部分气化发电系统以及煤炭部分气化甲醇电力多联产系统,其技术路线为:煤炭首先在循环流化床气化炉中与O2/H2O发生反应产生煤气;煤气经过净化处理后送至燃气轮机发电或者用于甲醇合成;剩余的半焦用于燃烧发电,蒸汽参数为超临界参数。通过系统模拟,获得了气化压力、碳转化率、蒸汽煤比、氧煤比、甲醇合成温度等对系统效率的影响及设备投资性能等参数,并与整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)进行了对比。结果表明,随着碳转化率的增加,系统效率先增加后减少,在碳转化率为80%左右时,系统效率达到最高,此时加压部分气化发电系统的效率达到了 55.96%,常压部分气化系统的发电效率为54.43%,均高于IGCC的系统效率(53.11%);随着甲醇合成温度提高,甲醇产量和系统效率均下降,随着循环尾气比例的提高,甲醇产量随之提高,系统效率随之下降,当甲醇合成温度为220℃,循环尾气比例为0.5时,此时的甲醇产量为76220kg/h,系统效率为56.8%。在经济性方面,常压部分气化联合循环发电系统的投资回报率为15.2%,远高于IGCC的3.4%;投资回报期为7.21年,远短于IGCC的18.06年,而煤炭部分气化甲醇电力多联产系统的内部收益率为24.1%,投资回报期仅为4.14年。由于在进行经济性分析的过程中,未将公司分工、员工福利等因素考虑在内,因此煤炭部分气化能量转化系统的内部收益率和投资回报期都好处于较高水平。结果表明,基于煤炭部分气化技术的三类系统具有较高的系统效率,在经济性方面具有较大优势,是一项值得推广利用的煤炭利用技术。最后,利用Aspen Plus软件构建了煤炭处理量为4320t/h煤炭空气部分气化联合循环发电系统和煤炭空气部分气化热电燃气联产系统,其中联合循环发电系统的技术方案为:煤炭在循环流化床气化炉中与空气发生反应,产生煤气;煤气经过净化后送入低热值燃气轮机进行发电;剩余半焦送入循环流化床燃烧炉中燃烧,产生的热量用于生产高参数蒸汽,进而用于发电。热电燃气联产系统的技术方案为:煤炭在循环流化床气化炉中与空气反应产生煤气;煤气经过净化后直接供应给工业用户;剩余的半焦用于燃烧发电。通过模拟计算,获得了空气煤比、碳转化率等对于气化温度、燃气组分、燃气热值及系统效率等参数的影响,并获得最佳运行参数,并对两个系统的经济学性能进行分析,获得其设备投资、内部收益率及投资回报年限等参数。通过热力学分析可得,联合循环发电系统的发电效率达到了 53.56%,热电燃气联产系统的系统效率为69.19%,两个系统的效率远高于IGCC系统效率及现有的常规煤粉电厂效率。通过经济性分析可得,联合循环发电系统的内部收益率为17.1%,投资回报年限为5.79年,热电燃气联产系统的内部收益率为30.2%,投资回报年限为3.29年。根据计算结果可知两个系统的抗风险能力强,具有广阔的市场应用前景。
陈浩[3](2018)在《电力低碳转型中的决策优化方法及其应用研究》文中研究说明电力系统是能源系统的核心,也是社会经济系统发展的重要动力。在中国以燃煤发电为主导的发电结构下,不断增长的电力消费给保障国家能源安全、应对气候变化和治理环境污染带来了严峻挑战。因此,中国需要进行电力系统的低碳转型,以保障经济社会的健康、稳定和可持续发展。本论文面向国家低碳发展的重大战略需求和能源经济系统建模的国际研究前沿,围绕低碳转型过程中的电力系统建模方法及其应用展开研究。综合运用运筹学、计量经济学、蒙特卡诺模拟方法和文献计量方法等多种方法,从电力行业发展的视角出发,对低碳转型中的规划、投资、运行、市场设计和监管机制设计等关键决策问题进行了建模分析,主要研究工作及创新点体现在以下几个方面:(1)从电力系统发展的社会经济影响视角出发,量化了不同发电技术的发电过程对人和动物健康、生态多样性、农作物产出和土壤环境等造成的负面影响,并据此创建了包含发电技术负外部性成本的低碳电力发展规划模型,推动了电力规划理论方法的发展和完善。以2015年至2030年间的中国电力发展规划为实证研究对象,发现规划期内84%的新增装机容量来自于非化石燃料发电技术。燃料成本在电力系统总成本中的份额最大,占总成本的45%。忽略负外部成本将对电力规划的结果产生显着影响,将减少风电和气电的新增装机容量,同时增加煤电的发电份额。(2)将盈亏平衡分析方法引入到节能成本供给曲线模型中,研发了节能低碳技术投资组合的经济性及潜力评估模型,其优势在于可以探究技术组合在燃料价格和碳价不确定性条件下的经济性,为分析技术组合的经济性和潜力提供了新的可视化研究工具。以中国煤电部门在“十三五”期间重点推广的32项节能低碳技术为实证研究对象,发现该技术组合在规划期内的总节能潜力为2.76亿吨原煤,盈亏平衡煤价是866元/吨,技术组合在仅考虑节能收益下的经济性较差。其中,节能潜力最大的为超超临界发电技术,单位节能成本最低的为提高火电厂汽轮机组性能综合技术。另外,考虑技术的碳减排和污染物减排协同效益,会增加技术组合的经济性。碳价每增加为1元/吨,则技术投资组合的盈亏平衡煤价就会降低2.35元/吨。(3)通过将气候政策下的碳价设置为不同的随机变量,来表征气候政策执行时间、执行力度和执行方式的不确定性,并利用随机动态规划方法建立了不确定性条件下的最优投资决策模型,为定量分析气候政策不确定性条件下的低碳电力技术投资决策提供了理论和方法支撑。以CCS技术、IGCC技术和风电技术为实证研究对象,发现在气候政策不确定性条件下,三种技术最优投资时机的先后顺序为风电技术,IGCC技术和CCS技术。气候政策执行力度的不确定性,会影响投资者在CCS技术和IGCC技术之间的投资选择。“前紧后松”的气候政策比“前松后紧”的气候政策更有利于促进低碳电力技术的投资。(4)以发电侧、输电侧和用电侧的电力系统资源为研究对象,基于混合整数线性规划方法,创建了低碳电力系统优化运行的经济调度模型,为评估电力系统调度机制改革的成本收益提供了科学工具。以中国2014年的电力系统运行为实证研究对象,发现经济调度的实施将会节省总成本687亿元。其中,煤炭的节省量为6381万吨,二氧化碳的减排量为1.77亿吨。同时,基于政治经济学框架分析了经济调度实施面临的挑战,如不同所有权性质的电厂在调度机制转换过程中的利益再分配冲突,和省为实体的监管体制在跨区电力交易中的政治经济问题等。最后,针对总结出的政治经济挑战提出了相应的应对方案。(5)采取经济理论结合应用实际的研究思路,在分析了低碳电力市场和监管机制设计的理论依据、国际经验和中国现状的基础上,提出了利于中国电力系统低碳转型的市场机制和监管机制设计方法。实证结果表明,在电力系统的市场机制设计层面,中国需要加大对需求侧响应和储能资源的重视,市场价格信息需要体现不同发电技术的负外部性成本,和建立支持低碳技术中长期发展的市场机制等建议。在电力系统的监管机制设计层面,中国需要成立独立的电力系统监管机构,建立对电网“准入-投资-服务质量-价格-退出”的闭环监管机制,以及加大对低碳电力技术优先调度的监管等建议。
赵兆祥[4](2018)在《IGCC发电系统分析及优化》文中研究表明随着社会的发展,工业化水平的提高,电力及能源的需求不断增加。我国煤炭资源储量丰富,燃煤发电一直占主导地位,而火电机组排放的污染物对环境造成了很大的威胁。整体煤气化联合循环发电技术可实现煤基近零排放,有效的降低了烟气的污染物含量,符合环保要求,实现了能量的梯级利用。既不需要解决原料问题,又可实现节能减排,从而保护环境。因此,对IGCC发电系统进行结构改进及参数优化,以提高IGCC系统的效率是非常重要的,也是很有意义的。本文运用吉布斯自由能最小化原理对煤在气化炉中的气化过程进行模拟,利用Aspen plus软件对水煤浆气化炉进行建模分析。分析计算了不同水煤浆浓度、氧煤比、气化温度及气化压力对粗煤气成分、粗煤气温度及冷煤气效率的影响,得到其最佳工况,为煤气化参数的合理选择提供了理论参考。其次,运用Aspen plus软件搭建了常温湿法煤气净化系统,得到了最佳工况下的净煤气参数。提高燃气轮机及联合循环的效率,对提高整个IGCC系统的效率至关重要。本文基于付忠广教授提出的一种已经获得授权的整体煤气化联合循环发电系统进行分析。动力岛部分采用高压燃气轮机再热联合循环系统,该系统设置了两级压气机及间冷器,并增加了再热燃烧室,将燃气透平分为高压和低压两部分。运用Aspen plus软件建立高压燃气轮机再热循环系统、余热锅炉系统及蒸汽轮机系统模型,通过计算得到该系统中的燃气轮机效率可达40.96%,燃机输出功率581MW,其联合循环效率可达59.18%,比普通9F级燃机联合循环效率高了近3个百分点。对不同工况进行模拟计算,得到了间冷器出口空气温度、最高压力及再热压力对燃气轮机和IGCC系统的输出功率、效率的影响规律,并得到最佳工况,为高压燃气轮机再热循环系统及IGCC系统的参数选择及结构优化提供了理论依据,进而提高了 IGCC发电系统的输出功率及系统效率。
卢可[5](2017)在《新型燃气轮机再热联合循环发电关键技术研究》文中研究说明尽管近年来我国经济增长速度趋缓,但是GDP仍然保持6%以上的增速,能源需求量依然稳步增长。同时,我国能源结构存在不合理的地方。根据《BP中国能源统计年鉴》的数据,2015年我国煤炭消费总体呈下降趋势,但是仍然占一次能源消费量的63.7%;能源消费对石油的依赖有所降低,原油消费量占总量的18.6%;核能、水力发电和其他可再生能源的消费量占12%左右;值得注意的是,消费量长期徘徊在2%左右的天然气,2015年上升至5.9%。说明国家对天然气发电技术的重视。然而,煤炭在我国一次能源消费中的比例依然占主导地位。有专家预测,今后20年内,这种主导地位将继续保持。这个问题不仅从战略角度上困扰着我们,在环境上也不容小觑。近年来,雾霾的阴影在我国大地上挥之不去,对人民群众的身体健康造成威胁。作为一种发电形式,天然气发电是相对洁净、高效的发电形式。燃气轮机以及蒸汽-燃气联合循环具有低排放、系统循环热效率高、运行灵活和变负荷响应快等特点。基于经济发展战略和国际竞争的需求,世界上许多国家都将各国科技研发和装备制造业技术开发的重点转到了先进的燃气轮机技术上。先进燃气轮机技术是一个国家综合经济技术实力的象征。因此大力发展燃气轮机发电技术是目前解决能源问题的一种重要手段。本文根据一项国家发明专利,利用燃气燃烧“非热表面”再热技术,提高燃气轮机燃烧室进气压力,同时采用燃气“二次再热”和“中间冷却”手段,通过灵活的轴系布置,得到了一种新型燃气轮机再热循环发电技术。该系统具有运行灵活,启停速度快,效率高等特点,超过目前运用设备的整体效率3%-5%。文章首先对该系统基本原理和应用手段进行详细的热力学分析。将该新型燃气轮机再热发电技术分别应用到燃气-蒸汽联合循环(Gas-Steam Turbine Combined Cycle,简称GTCC)发电技术、大容量压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,简称CAES)高效发电系统和整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,简称IGCC)发电系统中,并对新建立的三个系统进行详细的热力学计算,针对三个新系统的不同参数的变化以及变工况情况进行了优化。优化后的三个新系统,比目前应用最广泛的F级燃气轮机为主要设备的燃气循环发电技术的效率分别高出3.74%、9.37%和2.86%,并得到了最优化的参数。接着针对新系统燃烧室高压力燃烧的这一情况,设计并校核了燃气轮机高压燃烧实验平台。该平台具有高安全性、高可靠性以及多功能性。可以针对不同压力、流量、旋流器、喷嘴和气体种类进行燃烧实验。在这一章中,对燃烧器、燃气供给系统、电控系统、机械系统以及安全系统进行了详细的设计计算和校核,改进并优化了实验台,并全程参与搭建工作。最后,针对燃气轮机高压燃烧实验平台进行了燃烧研究。用数值计算和实验两种方法研究了不同压力下燃烧和污染物排放的规律,并进一步研究了在高压下不同功率和不同当量比下的燃烧和污染物排放规律。针对烟气再热循环,还研究了烟气掺混对高压燃烧的影响。并对今后准备改建的多种旋流器进行了模拟分析,为接下来的实验和研究工作打下基础。本文主要创新点是建立了新型燃气轮机再热循环热力系统,针对其应用在燃气-蒸汽联合循环、大规模压缩空气储能发电技术和整体煤气化联合循环发电技术中,进行了详细的热力系统计算,优化后的系统比目前应用的发电循环效率有了显着提升。并对燃气轮机在高压下的燃烧和污染物排放规律以及掺混再热烟气对燃烧的影响进行了实验和数值研究。
黄地[6](2016)在《整体煤气化湿空气透平循环动态建模及模型在回路控制平台研究》文中研究表明整体煤气化湿空气透平(Integrated Gasification Humid Air Turbine,IGHAT)循环是将洁净煤技术与湿空气透平(Humid Air Turbine,HAT)循环技术相结合的新型发电技术。该系统比功高、效率高、排放低,同时可以利用中国相对丰富的煤炭资源作为其燃料,是未来发电领域的重要发展方向之一。目前仅有少量成功运行HAT循环实验电站,而IGHAT循环则仍处于理论研究阶段。因此,建立IGHAT循环系统仿真平台,进行相关的控制逻辑及策略的研究,为未来IGHAT循环系统的建立提供必要的技术储备将有着极为重要的现实意义。本文的研究主要包括以下几个方面:以Shell气流床气化炉为研究对象,分析了气化炉压力和流动之间的相互影响,建立了基于容积-阻力特性的气化炉动态模型,以状态方程的形式求解气化炉内的压力与流速。通过该模型分析容积惯性对系统压力、温度、气化反应速度等主要物理参数的影响。同时利用该模型研究气化炉控制策略,设计煤气温度和热值控制系统,说明非线性多输入多输出系统强耦合性给系统控制带来的问题,分别利用分散PID控制理论和模糊控制理论设计控制逻辑,其中模糊控制可以将温度和热值结合起来一同进行控制,调节速度更快,偏差更小。以填料式饱和器实验台为研究对象,进行了空气加湿实验,初步讨论了其传热和传质特性。将基于饱和曲线和工作线的饱和器建模理论推广至动态建模,利用饱和器内不同水温对应的实际湿空气焓和理想饱和湿空气焓之间的焓差作为热量传递和质量传递共同的驱动势,定义新的通用传递系数来描述这两个过程,简化了求解步骤,避免了传统方法中传热和传质系数经验公式的不准确给模型精度带来的影响。利用实验结果分析加湿过程中的空气参数与水参数对通用传递系数的影响,指出水温和压力影响的饱和空气焓是传热传质的驱动势,而空气参数和气水流量比对通用传递系统的影响更大,利用实验结果验证该思想在饱和器建模过程中的准确性。建立燃气轮机和换热器部件模型以及基于模块化建模理论的IGHAT循环系统动态模型。系统模型是一个非迭代模型,计算速度快,可以满足实时仿真的要求。以HAT循环分轴燃气轮机实验台为仿真对象,并对该实验台等燃料控制加湿试验中的加湿、升温过程进行仿真,指出泄露、散热和功率损失是影响该系统性能的主要原因,利用仿真模型计算了燃烧室、高压透平、动力透平的出口压力、出口温度等重要参数的变化规律和趋势,其中燃烧室出口压力在加湿过程中提高3715Pa,出口温度降低63.2K,该结果与实验数据吻合,验证了模型的准确性。在现有HAT循环实验台的基础上,添加回热器、经济器等换热设备,同时考虑配置气化炉系统,设计完整的IGHAT循环系统,建立动态仿真模型。对燃料切换过程进行仿真,参考整体煤气化联合循环的运行经验,结合仿真结果,制定IGHAT循环系统切换煤气合成气燃料的最低限制为60kW功率以上。对饱和器起动过程进行仿真,利用迭代学习控制设计前馈环节,解决加湿过程中为满足系统功率控制而导致的震荡。分析加湿过程对压气机喘振裕度的影响,结果显示改造为IGHAT循环后的喘振裕度降至13.7%,虽然依然高于10%的阈值,但比简单循环条件下21.19%的喘振裕度已有了明显的下降,应设计相应的放气阀以防止喘振的发生。在以上仿真结果的基础上分析,结合成熟燃气轮机电站控制经验,初步设计了IGHAT循环电站控制逻辑及相应策略,包括起动控制、功率控制、燃料切换控制、饱和器控制和压比控制五大系统。在对IGHAT循环系统动态仿真结果分析的基础上,利用Ovation分布式控制系统平台进行了控制逻辑组态,建立IGHAT控制系统的虚拟仿真平台;以新建的IGHAT循环动态实时仿真模型为控制对象,通过二者之间的通信交互,实现模型在回路控制平台的建立。该控制平台使用Visual Studio编写,以MFC为核心分别调用Ovation API和Windows API,建立可供仿真模型和控制系统同时读写的共享内存区,实现仿真模型与控制系统之间的信息交互。最终利用模型在回路控制平台,进行从空载工况到最大工况的仿真实验,验证了相关控制逻辑在实际工业控制系统下的可行性。最终针对西门子V94.3A燃气轮机设计了全新的IGHAT循环系统,利用Ovation分布式控制系统建立基于该电站的仿真培训系统,并进行相关仿真操作。IGHAT循环系统功率最终达到403.255MW,效率达到42.71%。通过析得出非设计工况部件效率下降以及高压力导致加湿量受限是系统功率、效率不能进一步提升的主要原因。
王欣荣[7](2015)在《整体煤气化联合循环系统中采用独立或整体化空气分离装置的探讨》文中提出空气分离装置是现代工业中常用的设备之一,设备的主要作用是将空气中不同的气体成分实现剥离,从而提高单性气体的纯度,在目前以煤炭为主要动力能源的电力技术中发挥着重要的作用。其中,以氧气气化技术为核心的应用,主要体现在整体煤气化联合循环系统(IGCC:Integrated Gasification Combined Cycle)中。空气分离装置在整体煤气联合循环系统中,根据原料空气是否通过IGCC燃气轮机压气机提供,存在两种情况,其一是独立空气分离装置,其二是整体空气分离装置,这两种不同的装置在发挥作用的同时有表现出差异性。本文基于此对如何应用这两种空气分离装置进行讨论,并给出合理化的建议。
臧桂研[8](2013)在《捕获CO2的部分煤气化氢电联产系统》文中指出随着我国经济、社会的高速发展,能源利用与环境保护间的矛盾日趋尖锐,本文基于我国以煤为主的能源结构形式和环境保护的迫切需求,试图从能源科学与化工科学的交叉领域寻找同时解决能源与环境问题的有效方法,为煤炭的清洁高效利用提供可选择的途径。本文依托国家自然科学基金项目,从系统集成、关键过程实验、不同系统的比较等方面研究了新型洁净煤系统,全面分析了系统热力性能,并通过实验验证了系统关键过程的可行性。基于“组分对口、分级转化,温度对口、梯级利用,CO2高浓度分离”等系统集成思路,提出了新型的捕获C02的部分煤气化氢电联产系统实现了能量的高效利用。利用Aspen plus软件建立系统仿真模型,通过(?)分析,揭示了系统(?)传递和损失特性,找出了影响系统性能的关键环节,针对气化炉、燃气轮机、汽轮机等关键单元的重要参数进行了系统敏感性分析,揭示系统热力特性变化规律,找出影响系统性能的关键参数。针对新系统的关键过程——部分煤气化进行实验验证。选用固定床反应器,进行小规模实验,验证煤的部分气化特性。通过实验分析气化产物生成特性,确定实验用煤样的种类、粒径和质量;研究气化温度、水流量、载气流量对部分煤气化产物及CO生成率的影响,分析气化产物和CO生成率随时间的变化规律,探索煤的气化特性,找出影响部分煤气化的关键因素,验证部分煤气化的可行性。建立了串联型完全煤气化氢电联产系统、串并联型完全煤气化氢电联产系统的模型,对参比系统进行了(?)平衡分析,并分别与新系统进行比较,找出新系统与各个参比系统的(?)损失差异,揭示了新系统的集成优势;通过系统随输出氢/电比变化的敏感性分析,比较新系统与参比系统的热力特性。
孙博[9](2012)在《整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环关键部件的特性建模与实验研究》文中研究指明整体煤气化湿空气透平循环(IGHAT)结合了先进煤气化技术(IGCC)和高效的湿空气透平循环(HAT)的优点,是一种高效率、低污染和低比投资的煤炭利用节能发电系统,但同时也应注意到,其特点是系统复杂,相互影响多,耦合程度大,控制复杂,因此,IGHAT循环的研究目前还处于理论研究阶段,为了使这一高效节能清洁的发电技术尽快进入工程试验阶段,则有必要对其稳态和动态性能进行研究。由于IGHAT系统中,蒸汽轮机、余热锅炉、压气机、燃烧室和燃气透平等已经在近年的研究中形成了比较完善的通用模型,在这一背景下,本文的主要目的是利用模块化建模方法对IGHAT关键部件——气化炉和饱和器进行理论建模及稳态和动态仿真研究,搭建饱和器实验系统,通过实验研究讨论其传热传质及气液流动性能,并对本文建立的模型进行实验验证。为实现上述研究目的,本文工作从以下几个方面展开:针对Shell炉的工艺特点,分析讨论了气化炉中煤气化反应、气侧与渣层间的传热、渣的相变以及液态渣层的流动特性,以质量守恒、动量守恒和能量守恒为基础,建立了气化炉煤气化模型,可用于描述气化温度、气化煤气组分、固态渣层厚度、液态渣层厚度以及炉底排渣流量的稳态和动态特性行为。结合Demkolec IGCC示范工程中气化炉相关参数,围绕哥伦比亚煤El Cerrejon,德雷顿煤Drayton,石油焦petroleum Coke和大同煤四种燃料展开了相关稳态和动态仿真研究。其中,稳态仿真研究不仅分析了入炉氧煤比和水蒸汽/煤比对煤气成分、气化温度及冷煤气效率的影响规律,还得到了不同灰渣比热容及灰渣沉积流量下,气化温度和渣层厚度的变化规律。动态仿真得到了气化炉各参数在入炉氧煤比和水蒸气/煤比上发生阶跃扰动时的响应规律,发现各参数均存在较长的惯性响应时间,其中,气侧参数响应时间较短,渣侧参数响应时间相对较长。另外,还横向分析比较了不同煤种及不同灰渣参数下,渣侧参数及气化温度的动态响应规律。发现,灰渣的比热容对气化炉各参数的稳态值影响较大,而灰渣的沉积流量则对各参数的动态响应时间影响较大。针对填料式饱和器,分析讨论了饱和器中气侧、水侧以及填料侧的传热传质特性及填料通道中的气水流动特性,根据质量守恒、动量守恒和能量守恒原理,建立了水侧、气侧和填料侧的控制方程。将饱和器沿气相工质流动方向分段并分别进行建模,在Simulink平台上采用显式Runge-Kutta法完成模型的搭建,连接及求解。模型可用于描述饱和器出口以及沿气相工质流动方向工质状态参数、填料段压降以及填料持液量的分布以及稳态和动态特性行为。对饱和器模型进行了收敛性及分段数目合理性的分析,并结合瑞典示范机组设计工况,在高参数工况下对饱和器模型展开稳态和动态仿真研究。其中,稳态仿真研究得到了饱和器内部工质状态参数、传热传质通量的轴向分布,结果表明,沿气相工质流动方向,各段控制体内气水传热传质通量是逐渐增大的。同样,也详细分析讨论了不同进口参数对运行参数的影响规律。动态仿真研究得到了饱和器出口工质参数、填料段压降及填料持液量对进口参数上扰动的响应规律。设计仿真工况下,对于进口参数上的阶跃扰动,饱和器各参数需要一定的惯性时间才能达到新的稳定状态,出口工质温度的响应时间最长,在50s左右,压降和持液量所需时间较短。设计搭建了填料式饱和器实验系统,实现了对工质温度、湿度、流量及压力的在线测量与采集,并初次提出利用称重和液位测量的间接计算手段得到实验进行过程中饱和器填料持液量数据。对填充了250Y型不锈钢波纹板规整填料的饱和器在实验室条件下进行了相关稳态和动态实验研究。稳态工况的实验结果得到了不同进口参数下,饱和器的传热传质及气液流动参数的变化规律。指出水气比不能作为唯一衡量饱和器传热传质性能的准则,还应综合考虑进口流量的大小,即水气负荷的大小。根据实验得到的干填料及不同进水流量下的压降数据,提出了针对250Y不锈钢波纹板规整填料的压降关联式。动态工况的实验结果得到了饱和器出口工质参数对进口工质参数上发生扰动的响应曲线,在相同工况条件下,将本文建立的饱和器模型计算结果与动态实验结果进行了对比,结果表明二者具有较好的一致性。
许臣[10](2011)在《煤基SOFC/IGCC联合循环系统性能研究》文中指出煤基SOFC/IGCC联合循环发电系统是把先进的燃料电池技术与整体式煤气化联合循环技术相结合而成的先进能源动力系统,现在已进入商业化示范运营阶段。它是目前实现燃煤发电高效近零排放最先进的发电系统之一,受到了世界各国的普遍关注。本文对煤基SOFC/IGCC联合循环发电系统进行了研究分析。第2章分析了未来清洁煤应用的煤基多联产系统和目前大型燃煤电站使用的IGCC发电系统,设计了以发电为主要目的的煤基SOFC/IGCC联合循环发电系统,对系统的发电过程进行了分析和进行了系统的主要设备选型。第3章就提高整体式煤气化联合循环(IGCC)系统的关键环节煤气化与净化系统进行了研究,运用ASPEN PLUS软件建立了Texaco气化炉模型,分析了水煤浆浓度、氧煤比、氧气浓度对气化炉的影响,最后运用低温甲醇洗法对德士古(Texaco)气化炉产生的粗煤气进行了净化。第4章针对煤基SOFC/IGCC联合循环发电系统中的SOFC部分运用大型多物理场耦合软件COMSOL进行了平板式单体SOFC的流动与传热模拟分析。第5章运用ASPEN PLUS软件建立了煤基SOFC/IGCC联合循环发电系统模型,设定参数计算后,得出SOFC/IGCC联合循环发电系统的发电功率比单个IGCC系统发电功率高出近10个百分点的结论。然后就影响SOFC/IGCC联合循环发电系统功率的参数SOFC堆运行压力、SOFC工作温度、燃料利用率和燃气轮机负荷进行了分析,分析表明,提高SOFC堆的运行压力可以有效提高SOFC/IGCC联合循环发电系统的发电效率,SOFC的最适宜温度是800℃-1000℃,系统的最佳燃料利用率在85%左右。
二、整体煤气化联合循环系统特性分析研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、整体煤气化联合循环系统特性分析研究(论文提纲范文)
(1)锰基化学链空分技术及其在IGCC系统中的应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 化学链空分技术简介 |
1.3 载氧体的国内外研究现状 |
1.4 CCS技术简介及国内外研究现状 |
1.4.1 CCS技术简介 |
1.4.2 CCS技术的国内外研究现状 |
1.5 IGCC国内外研究现状 |
1.6 本文研究内容、研究目标和拟解决的科学问题 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 研究目标 |
1.6.3 拟解决的科学问题 |
2 锰基载氧体的热重实验与动力学分析 |
2.1 引言 |
2.2 实验过程 |
2.2.1 锰基载氧体的制备过程 |
2.2.2 热重实验方法 |
2.3 实验结果分析 |
2.3.1 锰基载氧体的循环稳定性 |
2.3.2 随循环次数的反应活性与SEM分析 |
2.4 锰基载氧体氧化还原动力学特性 |
2.4.1 动力学模型 |
2.4.2 动力学分析 |
2.5 本章小结 |
3 串行流化床CLAS的一维模型及特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 流体力学建模方法 |
3.3 CLAS模型构建 |
3.3.1 化学反应动力学子模型 |
3.3.2 流体动力学子模型 |
3.4 结果分析 |
3.4.1 运行参数对生成氧气摩尔分数的影响 |
3.4.2 沿鼓泡床密相区高度参数的变化 |
3.4.3 CLAS过程的单位制氧能耗 |
3.5 本章小结 |
4 CLAS-IGCC系统建模及其特性 |
4.1 引言 |
4.2 CLAS-IGCC系统概述 |
4.2.1 CLAS-IGCC流程 |
4.2.2 CLAS-IGCC系统的关键问题 |
4.3 CLAS-IGCC主要部分的模型构建及验证 |
4.3.1 煤气化炉的模型构建及验证 |
4.3.2 燃气轮机模型构建及验证 |
4.3.3 燃气-蒸汽联合循环模型构建及验证 |
4.4 性能指标及系统模型描述 |
4.5 关键参数对系统特性影响分析 |
4.6 本章小结 |
5 基于MEA和Selexol碳捕集的CLAS-IGCC系统构建及特性分析 |
5.1 引言 |
5.2 系统描述 |
5.3 二氧化碳捕集方法 |
5.4 热力学分析 |
5.5 结果分析和讨论 |
5.5.1 能量分析和?分析结果 |
5.5.2 系统特性分析 |
5.5.3 系统对比 |
5.6 本章小结 |
6 基于CLC和CLP碳捕集的CLAS-IGCC系统构建及特性分析 |
6.1 引言 |
6.2 系统简述 |
6.3 系统模型构建 |
6.4 结果分析和讨论 |
6.4.1 CLAS-IGCC-CLC运行特性分析 |
6.4.2 CLAS-IGCC-CLP运行特性分析 |
6.4.3 能量分析与?分析 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)煤炭部分气化分级转化关键技术的研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 中国能源背景 |
1.2 中国的煤炭资源及其利用现状 |
1.2.1 中国的煤炭资源概况 |
1.2.2 煤炭利用现状 |
1.3 煤炭分级转化多联产利用技术 |
2 煤炭部分气化多联产技术及其研究现状 |
2.1 浙江大学提出的煤炭部分气化技术 |
2.2 东南大学提出的煤炭部分气化利用技术 |
2.3 山西煤化所提出的煤炭部分气化技术 |
2.4 中科院工程热物理研究所提出的煤炭空气部分气化技术 |
2.5 “展望21”计划中的部分气化模块 |
2.6 英国三井煤炭部分气化技术 |
2.7 本文工作的必要性及主要内容 |
2.7.1 本文研究工作的必要性 |
2.7.2 本文研究内容 |
3 典型煤种部分气化反应特性研究 |
3.1 前言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验材料 |
3.2.2 实验装置 |
3.2.3 实验过程 |
3.3 反应动力学模型选择 |
3.4 实验数据分析 |
3.5 实验结果 |
3.5.1 在单一气氛中反应气氛浓度和温度对半焦气化的影响 |
3.5.2 半焦在CO_2和H_2O混合气氛下的反应特性 |
3.5.3 半焦结构对于最大反应速率的影响 |
3.6 本章小结 |
4 煤炭循环流化床部分气化特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.2.1 实验材料 |
4.2.2 实验设备 |
4.2.3 实验程序 |
4.2.4 分析测试方法 |
4.2.5 气化反应 |
4.2.6 碳转化率、煤气低位热值的计算方法 |
4.3 在O_2/H_2O气氛下的实验结果 |
4.3.1 氧煤比对部分气化特性的影响 |
4.3.2 蒸汽煤比对部分气化特性的影响 |
4.3.3 碳平衡计算 |
4.3.4 半焦特性分析 |
4.4 在O_2/CO_2气氛下的实验结果 |
4.4.1 氧煤比对煤炭气化特性的影响 |
4.4.2 碳平衡计算 |
4.4.3 气化过程中半焦特性变化 |
4.5 本章小结 |
5 1MWt双流化床煤炭空气部分气化试验研究 |
5.1 试验装置和试验方法 |
5.1.1 试验装置 |
5.1.2 试验系统操作流程 |
5.1.3 试验煤种 |
5.1.4 测试分析方法 |
5.1.5 试验工况 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 典型煤种在循环流化床气化炉中的气化特性分析 |
5.2.2 气化炉焦渣特性 |
5.2.3 半焦及灰渣特性 |
5.2.4 燃烧炉烟气特性 |
5.3 本章小结 |
6 基于O_2/H_2O气氛的煤炭部分气化系统的技术经济分析 |
6.1 前言 |
6.2 基于煤炭部分气化技术的联合循环发电系统和甲醇电力多联产系统介绍 |
6.2.1 双流化床煤炭部分气化半焦燃烧单元 |
6.2.2 空气分离单元 |
6.2.3 煤气净化单元 |
6.2.4 燃气蒸汽联合循环单元 |
6.2.5 甲醇合成单元 |
6.3 系统模拟 |
6.3.1 双流化床煤炭部分气化半焦燃烧反应单元 |
6.3.2 空气分离单元模拟 |
6.3.3 燃气蒸汽联合循环单元 |
6.3.4 甲醇合成单元 |
6.3.5 IGCC系统模拟 |
6.4 计算方法 |
6.4.1 热力学性能指标 |
6.4.2 经济学性能指标 |
6.5 结果与讨论 |
6.5.1 系统参数对于煤炭部分气化联合循环发电系统的影响 |
6.5.2 系统参数对于煤炭部分气化甲醇电力多联产系统的影响 |
6.5.3 优化参数 |
6.5.4 煤炭部分气化半焦燃烧联合循环发电系统及甲醇电力多联产系统与IGCC系统的性能对比 |
6.5.5 经济性分析 |
6.6 本章小结 |
7 煤炭空气部分气化系统的技术经济分析 |
7.1 前言 |
7.2 分析方法 |
7.2.1 热力学参数 |
7.2.2 经济性参数 |
7.3 基于煤炭空气部分气化技术的联合循环发电和热电燃气联产系统介绍 |
7.3.1 双流化床煤炭空气部分气化半焦燃烧单元 |
7.3.2 燃气蒸汽联合循环系统 |
7.3.3 模拟结果及分析 |
7.3.4 系统经济性分析 |
7.4 本章小结 |
8 全文总结和工作展望 |
8.1 主要研究成果 |
煤炭半焦在不同气氛下的反应机理研究 |
煤炭循环流化床部分气化特性研究 |
煤炭部分气化分级转化多联产系统的技术经济性分析 |
8.2 主要创新点 |
8.3 未来工作展望 |
参考文献 |
作者简历 |
1.教育经历 |
2.攻读博士学位期间发表和待发表的论文 |
3.攻读博士学位期间参与的科研项目 |
4.攻读博士学位期间获得的荣誉 |
(3)电力低碳转型中的决策优化方法及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 电力低碳转型的迫切需求 |
1.1.2 电力低碳转型的国际经验与趋势 |
1.1.3 中国电力低碳转型面临的机遇与挑战 |
1.1.4 电力低碳转型中面临的关键决策问题 |
1.2 文献综述 |
1.2.1 电力低碳转型的研究现状 |
1.2.2 电力低碳转型规划决策的研究现状 |
1.2.3 低碳电力技术投资决策的研究现状 |
1.2.4 电力系统低碳运行决策的研究现状 |
1.2.5 低碳电力市场与监管设计决策的研究现状 |
1.3 研究的由来、目的和意义 |
1.3.1 研究的由来 |
1.3.2 研究的目的和意义 |
1.4 研究思路与全文框架 |
1.4.1 研究思路与技术路线 |
1.4.2 论文结构安排 |
第2章 低碳转型中的电力发展路径规划 |
2.1 引言 |
2.2 电力低碳发展路径规划模型 |
2.2.1 研究框架 |
2.2.2 决策变量 |
2.2.3 目标函数 |
2.2.4 约束条件 |
2.3 应用及数据说明 |
2.4 结果分析与讨论 |
2.4.1 规划期内的最优电力发展路径 |
2.4.2 最优电力发展路径下的电源建设时机及数量分析 |
2.4.3 最优电力发展路径下的成本分析 |
2.4.4 发电负外部成本对最优电力发展路径的影响 |
2.4.5 灵敏度分析 |
2.5 结论及政策启示 |
2.6 本章小结 |
第3章 低碳电力技术投资组合的优化策略 |
3.1 引言 |
3.2 低碳电力技术投资组合的经济性及潜力评估模型 |
3.2.1 研究框架 |
3.2.2 模型构建 |
3.3 应用及数据说明 |
3.4 结果分析与讨论 |
3.4.1 “十三五”期间煤电行业的节能成本和潜力 |
3.4.2 不同发电子系统的节能成本和潜力比较 |
3.4.3 低碳技术污染物协同减排效益对经济性的影响 |
3.4.4 灵敏度分析 |
3.5 结论及政策启示 |
3.6 本章小结 |
第4章 不确定性条件下的低碳电力技术投资优化决策 |
4.1 引言 |
4.2 气候政策不确定性条件下的最优投资决策模型 |
4.2.1 研究框架 |
4.2.2 模型构建 |
4.3 应用及数据说明 |
4.4 结果分析与讨论 |
4.4.1 基准情景下的最优化投资结果分析 |
4.4.2 气候政策执行时间的不确定性对投资决策的影响 |
4.4.3 气候政策执行力度的不确定性对投资决策的影响 |
4.4.4 气候政策执行方式的不确定性对投资决策的影响 |
4.5 结论及政策启示 |
4.6 本章小结 |
第5章 低碳电力系统的运行优化决策 |
5.1 引言 |
5.2 低碳电力系统优化运行模型 |
5.2.1 研究框架 |
5.2.2 模型构建 |
5.3 应用及数据说明 |
5.4 结果分析与讨论 |
5.4.1 经济调度带来的节能减排收益评估 |
5.4.2 经济调度收益影响因素的灵敏度分析 |
5.4.3 实施经济调度面临的政治经济挑战 |
5.4.4 应对挑战的举措 |
5.5 结论及政策启示 |
5.6 本章小结 |
第6章 低碳转型中的电力市场及监管机制设计 |
6.1 引言 |
6.2 低碳转型过程中的电力市场设计 |
6.2.1 中国电力市场试点的现状分析 |
6.2.2 低碳转型过程中的国际电力市场设计及运行经验 |
6.2.3 对中国低碳电力市场设计的决策建议 |
6.3 低碳转型过程中的电力系统监管机制设计 |
6.3.1 中国电力系统的监管现状分析 |
6.3.2 低碳转型过程中的国际电力系统监管经验 |
6.3.3 对中国低碳电力系统监管机制设计的决策建议 |
6.4 本章小结 |
第7章 全文研究结论与展望 |
7.1 主要研究结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 未来研究展望 |
参考文献 |
附录 |
附录 A 火电生产流程分析 |
攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
致谢 |
作者简介 |
(4)IGCC发电系统分析及优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及其意义 |
1.2 国内外IGCC技术研究现状 |
1.2.1 国外IGCC研究现状及趋势 |
1.2.2 国内IGCC研究现状及趋势 |
1.3 IGCC发电系统概述 |
1.4 本文主要内容 |
第2章 IGCC系统的理论分析与研究方法 |
2.1 IGCC系统热效率 |
2.1.1 IGCC系统总体效率 |
2.1.2 IGCC热效率的计算关系式 |
2.2 燃气轮机的热力过程 |
2.2.1 间冷循环 |
2.2.2 再热循环 |
2.3 Aspen plus模拟软件 |
2.3.1 Aspen plus软件的功能 |
2.3.2 Aspen plus软件在发电工程中的应用 |
2.4 本章小结 |
第3章 煤的气化和净化系统的建模及参数分析 |
3.1 煤的气化和净化系统介绍 |
3.1.1 水煤浆气化过程的反应机理 |
3.1.2 气化技术指标 |
3.2 水煤浆气化炉模型 |
3.2.1 模型的介绍 |
3.2.2 模型准确性验证 |
3.3 运行参数对气化结果的影响 |
3.4 常温湿法净化系统的建模及分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 高压燃气轮机再热联合循环系统的优化分析 |
4.1 高压燃气轮机再热联合循环系统 |
4.2 高压燃气轮机再热系统建模及验证 |
4.3 系统的参数分析及优化 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 总结 |
5.2 本文主要创新点 |
5.3 今后的工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
(5)新型燃气轮机再热联合循环发电关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.1.1 社会经济发展的能源战略需求 |
1.1.2 能源与环境发展的战略需求 |
1.1.3 能源动力发电技术发展的需求 |
1.1.4 相关发电技术对先进燃气轮机发展的需求 |
1.2 国内外研究动态 |
1.2.1 燃气轮机的研发动态 |
1.2.2 联合循环发电技术研发现状 |
1.2.3 整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术的研发动态 |
1.2.4 燃气轮机燃烧技术的国内外研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
第2章 基础理论与研究方法 |
2.1 热力学基础理论知识 |
2.1.1 基本热力学定律 |
2.1.2 燃气-蒸汽联合循环 |
2.1.3 燃气轮机的热力循环 |
2.1.4 新型燃气轮机再热联合循环 |
2.2 热力学分析 |
2.3 实验研究方法 |
2.4 数值计算方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 新型燃气轮机再热联合循环热力系统计算及分析 |
3.1 新型燃气轮机再热循环应用于燃气-蒸汽联合循环 |
3.1.1 新型燃气轮机再热循环的特点 |
3.1.2 新型系统与KA-26 联合循环系统的对比 |
3.1.3 基准系统分析 |
3.1.4 与GT-26 燃机系统的对比分析 |
3.1.5 新型燃气轮机再热联合循环系统模型 |
3.1.6 新型燃气轮机再热联合循环系统计算结果优化与分析 |
3.1.7 新型燃气轮机再热联合循环系统与KA-26 联合循环系统和基准系统的对比 |
3.1.8 新型燃气轮机再热联合循环系统的技术分析 |
3.1.9 新型燃气轮机再热联合循环发电厂建造成本估算 |
3.1.10 系统优点 |
3.2 新型燃气轮机再热循环应用在大容量压缩空气储能系统中 |
3.2.1 压缩空气储能技术原理和特点 |
3.2.2 基准压缩空气储能系统分析 |
3.2.3 新型释能系统的压缩空气储能发电技术 |
3.2.4 Aspen软件计算结果分析 |
3.2.5 新型大容量压缩空气储能(CAES)系统与基准系统的对比 |
3.3 新型燃气轮机再热循环应用于整体煤气化联合循环(IGCC)系统 |
3.3.1 新型燃气轮机再热循环应用于现有IGCC系统 |
3.3.2 改进后的热力系统计算 |
3.3.3 改进后系统计算分析与优化 |
3.3.4 改进后的IGCC系统与现有常规基准IGCC系统参数对比 |
3.4 本章小结 |
第4章 燃气轮机高压燃烧实验平台的设计与搭建 |
4.1 实验台搭建背景 |
4.2 高压燃烧实验平台系统初步设计及原理 |
4.2.1 高压实验台基本构成 |
4.2.2 实验台入口参数设定 |
4.2.3 实验台工作原理及构成系统概述 |
4.2.4 燃烧器设计方案 |
4.3 实验台设计计算(参数校验) |
4.3.1 计算基准 |
4.3.2 燃气流量计算 |
4.3.3 压缩空气需求量 |
4.3.4 试验台管路管径的设计与校验 |
4.3.5 管道壁厚的计算 |
4.3.6 排气流量的计算 |
4.3.7 喷嘴直径计算 |
4.4 燃烧器设计评估校验与优化 |
4.4.1 原方案计算校验 |
4.4.2 燃烧实验器气动方案修改优化 |
4.5 燃烧实验器结构方案修改建议 |
4.6 辅助系统的设计及选型 |
4.6.1 排风引射系统 |
4.6.2 电控系统 |
4.7 旋流器的设计及校核计算 |
4.7.1 旋流数的定义 |
4.7.2 模型参数 |
4.7.3 旋流器计算域模型 |
4.7.4 旋流器数值模拟计算结果分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 模型实验台高压燃烧规律的数值研究和实验研究 |
5.1 前言 |
5.2 计算模型和基准工况的讨论 |
5.2.1 燃烧器数值计算域几何模型 |
5.2.2 基准工况 |
5.3 变压力工况数值计算与实验结果分析 |
5.4 高压下变功率工况计算与试验结果分析 |
5.5 高压下变当量比计算结果分析 |
5.6 NO_X的生成规律 |
5.7 掺混高压烟气对燃烧规律的影响 |
5.7.1 高压级涡轮排气的主要成分 |
5.7.2 不同掺混率对燃烧的影响 |
5.8 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 全文工作总结 |
6.2 创新点 |
6.3 研究工作展望 |
符号表 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
攻读博士学位期间参加的科研工作 |
致谢 |
作者简介 |
(6)整体煤气化湿空气透平循环动态建模及模型在回路控制平台研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 中国能源结构与环境问题 |
1.1.2 洁净煤技术和整体煤气化联合循环(IGCC) |
1.1.3 湿空气透平(HAT)循环和整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环 |
1.1.4 热力系统仿真和模型在回路控制平台 |
1.2 整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环研究现状 |
1.2.1 气化炉和IGCC研究 |
1.2.2 饱和器和HAT循环研究 |
1.2.3 模型在回路仿真与控制系统研究 |
1.3 本文的主要工作 |
第二章 基于容积-阻力特性模型的气化炉建模 |
2.1 气化炉概述 |
2.1.1 气化炉的原理和分类 |
2.1.2 Shell气化炉介绍 |
2.2 基于容积-阻力特性的气化炉建模 |
2.2.1 容积-阻力特性模型 |
2.2.2 质量和化学反应方程 |
2.2.3 能量方程 |
2.2.4 渣层模型 |
2.3 气化炉模型验证与分析 |
2.3.1 稳态仿真结果 |
2.3.2 动态仿真结果及分析 |
2.4 气化炉控制逻辑及控制性能仿真 |
2.4.1 气化炉控制对象分析 |
2.4.2 气化炉分散PID控制 |
2.4.3 气化炉模糊控制 |
2.5 本章小结 |
第三章 饱和器性能试验及新型动态建模方法 |
3.1 饱和器基本原理和实验系统介绍 |
3.1.1 饱和器基本原理 |
3.1.2 饱和器实验系统介绍 |
3.1.3 饱和器空气加湿实验和结果介绍 |
3.2 饱和器建模原理 |
3.2.1 经典传热传质理论 |
3.2.2 饱和曲线和工作线 |
3.2.3 基于饱和曲线的稳态建模 |
3.2.4 基于饱和曲线的动态建模 |
3.3 饱和器模型验证 |
3.3.1 稳态仿真结果 |
3.3.2 动态仿真结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 IGHAT循环系统建模及模型在回路控制平台 |
4.1 IGHAT循环部件及系统建模 |
4.1.1 燃气轮机建模 |
4.1.2 换热器建模 |
4.1.3 IGHAT循环系统建模 |
4.1.4 建模软件介绍 |
4.2 HAT循环实验装置介绍及模型验证 |
4.2.1 HAT循环分轴燃气轮机实验台介绍 |
4.2.2 等燃油控制试验及模型验证 |
4.3 IGHAT循环性能仿真 |
4.3.1 燃料切换过程仿真 |
4.3.2 等功率加湿过程仿真 |
4.3.3 喘振边界仿真 |
4.4 IGHAT循环模型在回路控制平台研究 |
4.4.1 模型在回路控制平台设计 |
4.4.2 基于Ovation控制系统的逻辑组态 |
4.4.3 基于Ovation控制系统的模型在回路仿真结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于OVATION DCS的 IGHAT循环仿真培训系统 |
5.1 仿真培训系统框架设计 |
5.1.1 基于西门子V94.3A的 IGHAT循环电站 |
5.1.2 基于Ovation DCS的仿真培训平台 |
5.2 仿真培训系统功能实现 |
5.2.1 定义结构体 |
5.2.2 创建、初始化共享区 |
5.2.3 模型运算与数据交互 |
5.3 仿真培训系统功能及使用说明 |
5.3.1 仿真培训系统功能介绍 |
5.3.2 仿真培训系统使用说明 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
(7)整体煤气化联合循环系统中采用独立或整体化空气分离装置的探讨(论文提纲范文)
1 整体煤气化联合循环系统概述 |
2 整体煤气化联合循环系统中空气分离装置的选择 |
3 独立或整体化空气分离装置应用对比 |
4 结语 |
(8)捕获CO2的部分煤气化氢电联产系统(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 引言 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.2 煤基发电系统概述 |
1.2.1 超(超)临界(SC/USC)发电系统 |
1.2.2 增压流化床联合循环(PFBCC)发电系统 |
1.2.3 整体煤气化联合循环(IGCC)发电系统 |
1.2.4 部分煤气化联合循环(PGCC)发电系统 |
1.2.5 煤基发电系统总结 |
1.3 煤基制氢及氢电联产系统概述 |
1.3.1 煤基制氢系统 |
1.3.2 完全煤气化氢电联产系统 |
1.3.3 部分煤气化氢电联产系统 |
1.3.4 煤基制氢与氢电联产系统总结 |
1.4 温室气体控制概述 |
1.4.1 燃烧后分离 |
1.4.2 燃烧前分离 |
1.4.3 富氧燃烧分离 |
1.4.4 温室气体控制总结 |
1.5 本文主要研究内容 |
第二章 捕获CO_2的部分煤气化氢电联产系统性能研究 |
2.1 系统流程概述 |
2.2 系统(?)分析 |
2.2.1 系统(?)分析原理与建模 |
2.2.2 系统(?)性能分析 |
2.3 气化工况对系统热力特性影响 |
2.4 系统热力特性分析 |
2.4.1 气化炉参数对系统热力特性影响 |
2.4.1.1 氧/煤比 |
2.4.1.2 汽/煤比 |
2.4.1.3 蒸汽温度 |
2.4.1.4 碳转化率 |
2.4.2 其它参数对系统热力特性影响 |
2.4.2.1 燃气轮机参数 |
2.4.2.2 汽轮机参数 |
2.4.2.3 氢气回收率 |
2.5 小结 |
第三章 部分煤气化实验 |
3.1 实验装置 |
3.1.1 实验装置构成 |
3.1.2 实验方法 |
3.2 实验样品选择 |
3.2.1 煤种选择 |
3.2.2 粒径选择 |
3.2.3 质量选择 |
3.3 实验结果分析 |
3.3.1 温度对气化特性影响 |
3.3.1.1 气体浓度变化 |
3.3.1.2 CO生成率变化 |
3.3.2 水流量对气化特性影响 |
3.3.2.1 气体浓度变化 |
3.3.2.2 CO生成率变化 |
3.3.3 载气流量对气化特性影响 |
3.3.3.1 气体浓度变化 |
3.3.3.2 CO生成率变化 |
3.4 小结 |
第四章 捕获CO_2的部分煤气化联产系统的比较优势 |
4.1 与串联型系统的比较 |
4.1.1 串联型系统流程与建模 |
4.1.2 与串联型系统的比较 |
4.2 与串并联型系统的比较 |
4.2.1 与定CO_2分离率系统的比较 |
4.2.1.1 定CO_2分离率系统流程与建模 |
4.2.1.2 与定CO_2分离率系统的比较 |
4.2.2 与变CO_2分离率系统的比较 |
4.2.2.1 变CO_2分离率系统流程与建模 |
4.2.2.2 与变CO_2分离率系统的比较 |
4.3 小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文目录 |
致谢 |
(9)整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环关键部件的特性建模与实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环概述 |
1.1.1 背景 |
1.1.2 整体煤气化蒸汽联合循环(IGCC)的发展现状 |
1.1.3 整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环的提出 |
1.2 整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环的研究现状 |
1.2.1 国内外对于总体循环的研究现状 |
1.2.2 国内外对于气化炉建模的研究现状 |
1.2.3 国内外对于HAT 循环的研究现状 |
1.3 建模仿真方法 |
1.3.1 模块化建模方法的介绍 |
1.3.2 热力系统动态建模介绍 |
1.3.3 仿真平台simulink 的介绍 |
1.4 课题的研究背景及内容 |
1.4.1 课题研究背景 |
1.4.2 论文的主要研究内容 |
第二章 整体煤气化湿空气透平循环系统的关键部件——气化炉和饱和器 |
2.1 气化炉 |
2.1.1 IGHAT 发电系统对气化炉的要求 |
2.1.2 气化炉的分类 |
2.1.3 IGHAT 中的典型煤气化系统 |
2.1.4 Shell 气化炉的结构及工艺特点 |
2.1.5 气化炉动态特性研究的必要性 |
2.2 IGHAT 发电系统的饱和器 |
2.2.1 IGHAT 发电系统对饱和器的要求 |
2.2.2 IGHAT 循环中的饱和器及其分类 |
2.2.3 填料类型 |
2.2.4 填料塔内流体力学特性 |
2.2.5 饱和器动态特性研究的必要性 |
2.3 小结 |
第三章 SHELL 炉煤气化建模 |
3.1 前言 |
3.1.1 Shell 炉煤气化过程 |
3.1.2 建模方法 |
3.2 气化炉内流场和流动特性 |
3.3 化学反应模型 |
3.3.1 化学反应模型的假设 |
3.3.2 化学反应模型控制方程 |
3.4 传热模型 |
3.5 渣层模型 |
3.5.1 渣的物理性质计算及模型假设 |
3.5.2 渣层模型控制方程 |
3.6 气化炉模型的迭代求解 |
3.7 本章小结 |
第四章 SHELL 炉煤气化的仿真研究及分析 |
4.1 Shell 炉煤气化稳态和动态仿真研究 |
4.2 气化模型稳态结果分析 |
4.2.1 氧煤比与水蒸气/煤比对气化炉稳态特性的影响 |
4.2.2 渣层参数对气化炉稳态特性的影响 |
4.3 Shell 炉煤气化模型动态响应研究 |
4.3.1 氧煤比的变化对气化炉气化参数的影响 |
4.3.2 水蒸气/煤比的变化对气化炉气化参数的影响 |
4.3.3 渣层对气化参数动态特性的影响 |
4.4 本章小结 |
第五章 饱和器湿化过程建模 |
5.1 前言 |
5.1.1 饱和器内空气湿化过程 |
5.1.2 建模方法 |
5.2 饱和器湿化过程建模 |
5.2.1 模型假设 |
5.2.2 湿空气及热物理性质 |
5.2.3 控制方程 |
5.2.4 气水界面上的摩擦系数 |
5.2.5 传热与传质 |
5.3 饱和器的建模仿真 |
5.3.1 建模方法 |
5.3.2 模型的收敛性 |
5.4 饱和器稳态及动态仿真研究 |
5.4.1 工况选择 |
5.4.2 稳态仿真结果分析 |
5.4.3 动态仿真结果分析 |
5.5 小结 |
第六章 饱和器稳态及动态实验研究 |
6.1 前言 |
6.2 饱和器实验系统介绍 |
6.2.1 进水系统 |
6.2.2 进风系统 |
6.2.3 饱和器本体 |
6.3 参数测量及采集 |
6.3.1 测量系统 |
6.3.2 温度测量 |
6.3.3 流量测量 |
6.3.4 压力测量 |
6.3.5 相对湿度测量 |
6.3.6 液位测量 |
6.3.7 质量测量 |
6.3.8 数据采集方法 |
6.4 饱和器实验研究 |
6.4.1 实验工况选择 |
6.4.2 测量参数标定 |
6.4.3 稳态实验步骤 |
6.4.4 动态实验步骤 |
6.5 饱和器实验数据的处理 |
6.6 饱和器稳态实验数据分析 |
6.6.1 饱和器传热传质分析 |
6.6.2 饱和器压损分析 |
6.6.3 饱和器持液量分析 |
6.7 饱和器动态实验数据分析 |
6.8 饱和器仿真模型验证 |
6.9 小结 |
第七章 结论及研究工作展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新 |
7.3 研究工作展望 |
参考文献 |
附录1 |
致谢 |
攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
(10)煤基SOFC/IGCC联合循环系统性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与实际意义 |
1.2 国内外发展现状及存在的问题 |
1.2.1 IGCC 发展历程 |
1.2.2 SOFC 发展历程 |
1.2.3 SOFC/IGCC 联合循环发电系统研究动态 |
1.2.4 目前存在的问题 |
1.3 本文的主要研究工作 |
第2章 SOFC/IGCC 联合循环系统设计 |
2.1 煤基多联产系统概述 |
2.2 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC) |
2.2.1 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC)的概念 |
2.2.2 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC)的特点 |
2.3 SOFC/IGCC 联合循环发电系统设计 |
2.3.1 SOFC/IGCC 联合循环发电系统概述 |
2.3.2 SOFC/IGCC 联合循环发电系统的主要设备选型 |
2.4 小结 |
第3章 德士古水煤浆气化工艺研究 |
3.1 德士古煤气化工艺 |
3.2 基于ASPEN PLUS 的德士古气化炉模型及运行结果 |
3.2.1 基于ASPEN PLUS 的德士古气化炉模型 |
3.2.2 气化结果与分析 |
3.3 煤气净化工艺 |
3.3.1 煤气净化方法 |
3.3.2 低温甲醇洗法煤气净化工艺 |
3.4 小结 |
第4章 板式固体氧化物燃料电池(SOFC)本体性能研究 |
4.1 SOFC 模型的建立 |
4.1.1 SOFC 模型假设 |
4.1.2 SOFC 数学模型 |
4.2 仿真结果与分析 |
4.3 小结 |
第5章 SOFC/IGCC 联合循环系统性能分析 |
5.1 SOFC/IGCC 联合循环发电系统模拟结果 |
5.2 SOFC/IGCC 联合循环发电系统性能研究 |
5.2.1 SOFC 对联合循环发电系统的影响 |
5.2.2 燃气轮机对联合循环发电系统的影响 |
5.3 小结 |
工作总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
大摘要 |
四、整体煤气化联合循环系统特性分析研究(论文参考文献)
- [1]锰基化学链空分技术及其在IGCC系统中的应用研究[D]. 曹旸. 北京交通大学, 2020
- [2]煤炭部分气化分级转化关键技术的研究[D]. 叶超. 浙江大学, 2018(01)
- [3]电力低碳转型中的决策优化方法及其应用研究[D]. 陈浩. 北京理工大学, 2018
- [4]IGCC发电系统分析及优化[D]. 赵兆祥. 华北电力大学(北京), 2018(04)
- [5]新型燃气轮机再热联合循环发电关键技术研究[D]. 卢可. 华北电力大学(北京), 2017(01)
- [6]整体煤气化湿空气透平循环动态建模及模型在回路控制平台研究[D]. 黄地. 上海交通大学, 2016(03)
- [7]整体煤气化联合循环系统中采用独立或整体化空气分离装置的探讨[J]. 王欣荣. 化工管理, 2015(17)
- [8]捕获CO2的部分煤气化氢电联产系统[D]. 臧桂研. 中国科学院研究生院(工程热物理研究所), 2013(12)
- [9]整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环关键部件的特性建模与实验研究[D]. 孙博. 上海交通大学, 2012(07)
- [10]煤基SOFC/IGCC联合循环系统性能研究[D]. 许臣. 江苏科技大学, 2011(06)