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《中国科学院研究生院(工程热物理研究所)》 2011年
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联合循环电站改造为IGCC和甲醇联产系统的研究

周贤  
【摘要】:IGCC和联产系统是煤基能源系统的重要发展方向。将缺气、少气的天然气联合循环电站改造为使用煤炭的IGCC电站,有望解决昂贵设备闲置的问题,同时可为解决IGCC商业化早期投资较大的问题提供一条途径,具有重要的现实意义。本论文以PG9351FA型天然气联合循环电站为改造对象,对改造工程的系统集成规律和技术经济性进行研究。 论文主要研究内容分为四个部分,具体如下: 1) PG9351FA燃气轮机联合循环电站改造为纯氧气化IGCC研究。研究表明:随集成度增加,系统热力性能提高,输运床纯氧气化改造系统供电效率最高,保留联合循环底循环时可达44.54%;为满足NOX排放要求,如不整体化,燃气轮机通流问题较大,需适度降低T3;相对于氮气稀释,水蒸气稀释对燃机通流影响小,在水蒸气稀释的两种方案中,燃料湿化优于注蒸汽;回收高温粗煤气激冷后的低品位热量对系统效率影响较大;在保留联合循环底循环的各方案中,原余热锅炉、汽轮机的主要参数偏离设计点在15%以内。 2) PG9351FA燃气轮机联合循环电站改造为输运床空气气化IGCC研究。研究表明:保留联合循环底循环时,改造系统供电效率最高可达43.41%,全热回收对系统效率贡献率达5个百分点以上;由于煤气热值低、流量大,为提高系统效率和供电功率,建议采用燃机与气化炉整体化措施,最佳整体化率约为90%。 3)对天然气联合循环改造为IGCC电站进行经济性分析。研究表明:相比于常规新建的IGCC电站,由天然气联合循环电站改造的IGCC电站的比投资和电价均有下降;输运床气化炉改造系统在投资和电价上均具有一定的优势;当天然气价格为1.4元/Nm3时,煤价只要低于600元/吨,输运床空气气化炉改造系统具有经济可行性。 4) IGCC系统的变工况性能及甲醇联产系统改造研究。研究表明:对于空气气化输运床改造IGCC系统,燃机要实现50%-100%的负荷调节范围,要求气化岛负荷变化能力范围在60-100%。对纯氧输运床气化改造联产系统,燃机要实现50%-100%的负荷调节范围,甲醇设计产能为94~109万t/年。
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