IGCC系统中燃机岛优化研究.pdfVIP

r 中国科技核心期刊 全国中文核心期刊 矿业类核心期刊J IGCC系统中燃机岛优化研究 陈晓利 ，郭 波2，张东晓 ，吴少华 ，李振 中2 (1．哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001； 2．国家电站燃烧工程技术研究中心，辽宁沈阳 110034；3．中国华电集团公司，北京 100035) 摘要：为提高IGCC系统的功率和效率，需要对系统进行优化。采用Thermoflex软件从系 统的角度出发对燃机岛进行了优化研究。研究表明：等燃气轮机排气温度(r4)调节为燃气轮 机的最佳调节方式。合理搭配压气机抽气比例和N，回注量可提高IGCC的系统效率，最佳匹 配为整体空分系数 0．2和N，回注系数 0．6。采用燃气湿饱和法为主，N 稀释为辅的NO 排 放控制方案有利于提高系统效率，最佳控制方案为燃料湿饱和法+N，回注系数0．6+整体空分 系数0．2。 关键词：IGCC；燃机岛；调节方式；NO；优化 中图分类号：TM611；TD849 文献标识码 ：A 文章编号：1006—6772(2011)03—0067—04 整体煤气化联合循环 (IGCC)发电是将固体煤 出发对燃机岛系统进行了优化研究，主要 内容包括 气化、净化与燃气一蒸汽联合循环发电相结合的一 燃气轮机调节方式的优化、燃机岛和空分系统的匹 种洁净煤发电技术，由于其具有较高的热效率、优 配优化、NO 控制方法优化。 良的环保性能、可实现多联产和多联供等诸多优点 1 模型建立及计算条件 而备受关注，现已成为当今世界能源动力领域的研 究热点与前沿 1-3]。IGCC系统主要 由气化岛、燃机 采用 Thermoflex软件建立 了200MW 级 IGCC 岛和常规岛组成。其中燃机岛的主要设备为燃气 系统模型。模型采用水煤浆气化，配有辐射废锅和 轮机。虽然燃气轮机有成熟的产品系列，但当标准 对流废锅的全显热回收、湿式水洗除尘、常温 NHD 燃气轮机用于 IGCC发电时，由于燃料和工艺系统 脱硫和 DOS(络合铁法)硫 回收工艺技术；选用 与常规联合循环存在差异，燃气轮机及燃料系统应 GE9171E型燃气轮机、三压再热式余热锅炉和蒸汽 进行改造。改造的要求包括：燃气轮机燃烧室应适 轮机。 应中低热值合成气的燃烧特性 ；压气机或燃气透平 在上述系统的基础上，采用不同的低 NO 燃烧 应满足燃料流量增加的要求；采用降低排气 中NO 工艺，同时合成气在进入到燃气轮机燃烧室之前的换 含量的措施 ；本体的辅助系统应满足中低热值合成 热过程也做了相应的调整 。具体工艺如图1所示。 气的特性要求。另外，不同的燃气轮机调节方式， 煤质分析见表 1，系统计算条件见表2。 将导致 IGCC系统效率呈现不同的趋势。而燃机岛 表 1 煤质分析 与空分系统还存在着密切的联系。所以，优化燃机 岛对研究整个 IGCC系统的优化具有重要的意义。 目前已有一些关于燃机岛及 IGCC系统优化方面的 研究 。笔者采用Thermoflex软件从系统的角度 收稿 日期 ：2011—01—26 基金项 目：国家高技术研究发展计划项 目(863计划)(2006AA05A110，2006AA05A115) 作者简介：陈晓利(1982一)，女，河南新乡人 ，博士研究生，主要从事 IGCC系统设计及优化集成。E-mail：chenxiaoli3@163．com 陈晓利等：IGCC系统中燃机岛优化研究