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IGCC联合循环系统建模与设计优化研究

迟全虎  
【摘要】:整体煤气化联合循环(IGCC)是把先进的洁净煤技术和联合循环相结合而成的先进能源动力系统,现在已经进入商业运营阶段,我国的首座IGCC示范电站也正在筹建之中。IGCC由多项技术集成和多种设备组合而成,因此对其进行系统优化集成具有一定的复杂性,至今理论研究仍不充分。 本论文以国家高技术研究发展计划(863计划)“IGCC电站设计集成与动态特性”专题的“IGCC电站系统优化集成技术”子课题的任务展开相关研究。主要研究内容包括: 研究建立适用于IGCC特点的联合循环系统模型。剖析IGCC联合循环的类型与构成部件,为IGCC联合循环系统的模拟分析与设计优化奠定基础;开展提高系统模型的精细程度研究,使联合循环子模型能与其它子系统模型更好精细连接;开展提高部件与系统模型的通用性研究,使已有仅适合特定情况的模型改造成适合更多情况的通用模型。 研究开拓IGCC系统无约束时多变量综合优化设计方法。通过IGCC系统热力特性分析,确定系统的独立变量,并基于有关部件通用模型组建了IGCC系统通用模型,为无燃气轮机母型硬件约束时的系统设计优化奠定了基础。结合典型实例的模拟分析,揭示了有别于现行的有约束的设计优化的系统性能特性规律。 探讨与汽轮机通流部分改造相结合的常规火电厂的回热系统优化方法与节能潜力。在常规火电厂中应用先进的气动技术对汽轮机的通流部分进行改造后,回热系统会偏离最佳的设计工况。本研究采用非线性优化方法通过变动汽轮机的抽气参数得到回热系统的给水焓升最佳分配方案,进一步提高了机组的热力性能,并用EUD图分析了效率提高的实质。相关的优化方法也适用于采用IGCC技术对现有汽轮机电站进行技术更新改造时的给水加热系统设计优化。 以上研究工作将为相关IGCC系统的设计、优化、运行特性研究,包括在现有电站基础上改建IGCC电站和为我国首台IGCC示范电站的建设提供理论支撑和基础的数据。


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