節(jié)能原理與技術(shù)4

節(jié)能原理與技術(shù)(4)中國礦業(yè)大學(xué)機電學(xué)院動力工程系韓東太CUMT節(jié)能原理與技術(shù)第4章聯(lián)合循環(huán)概述聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)性能的理論分析整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)第4章聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C電廠4.1概述燃?xì)廨啓C:進氣溫度1370℃~1500℃,優(yōu)點:平均吸熱溫度高;排氣溫度450~600℃,缺點:平均放熱溫度高;熱效率:33%-38%蒸汽輪機:進氣溫度540~560℃,缺點:平均吸熱溫度低;排氣溫度30~38℃,優(yōu)點:平均放熱溫度低;熱效率:42%4.1概述4.1.1基本概念燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)4.1.2聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)越性4.1概述優(yōu)點:效率高：E級聯(lián)合循環(huán)效率51－52％F級55－57％，H級達到60％以上污染少：可將NOx排放控制在50mg/Nm3以內(nèi)啟動快、適合調(diào)峰：燃機單循環(huán)可以在20分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷聯(lián)合循環(huán)可以在60分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷可以實現(xiàn)黑啟動、提高電網(wǎng)安全性自動化程度高、人員配置少4.1.3聯(lián)合循環(huán)發(fā)展情況4.1概述1.國外燃?xì)?蒸汽輪機的發(fā)展概況

機型項目西屋501-ATSGE-MS7001HABBGT26西門子KWU燃?xì)獬鯗?，?510143012601190壓比28233016.6簡單循環(huán)凈出力,MW290265240簡單循環(huán)效率,%4138.538聯(lián)合循環(huán)凈出力,MW426400396359聯(lián)合循環(huán)效率,%616058.558.12.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的性能參數(shù)4.1概述4.1.4燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢4.1概述美國雄心勃勃的ATS計劃和GAGT計劃1.目標(biāo)效率60%初溫1427℃價格降低10%NOX降低10%2.技術(shù)措施采用壓氣中間冷卻技術(shù)?!燃?xì)馔钙酵鞑糠指脑?陶瓷葉片和噴涂技術(shù);研究濕空氣透平(HAT)循環(huán);燃煤技術(shù)方面五種方案:IGCC,PFBC-CC,第二代PFBC-CC,采用高溫陶瓷管的外燃式聯(lián)合循環(huán)(EFCC)以及直接在燃?xì)廨啓C中燃用水煤漿.4.1概述3.最新進展:USA,GE公司推出初溫1288℃,聯(lián)合循環(huán)的單機功率為376.2MW,供電效率56.3%,型號為9G和9H系列.指軟化水經(jīng)燃機排氣加熱后噴入壓氣機出口蒸發(fā)器中被高溫高壓空氣蒸發(fā)，空氣與水蒸汽混合物在回?zé)崞髦斜蝗細(xì)馀艢饧訜岷螅┙o燃燒室，產(chǎn)生的燃?xì)狻⒄羝旌衔镞M入燃?xì)廨啓C作功。由于燃機排氣余熱的充分利用，可大大提高循環(huán)效率；由于燃機工質(zhì)流量增加，使機組功率也大大增加；由于沒有了蒸汽輪機，使系統(tǒng)大為簡化，造價僅為余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的50％。如果把整體煤氣化產(chǎn)生的煤氣經(jīng)凈化后供燃燒室燃燒，就形成IGHAT循環(huán)，也大大簡化系統(tǒng)，節(jié)約投資。

4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.1不補燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.2有補燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)4.2.3增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.4程式雙流體循環(huán)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)實質(zhì):就是一種先進的潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)?煤粉燃燒+煙氣脫硫（PC/FGD）常壓循環(huán)流化床燃燒（CFBC）整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC）增壓流化床燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CC）工作原理=燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)+煤氣化+凈化IGCC發(fā)展概況1984年1月美國建成世界最早的商業(yè)驗證電站一CoolWater電站，該電廠發(fā)電出力為120MW，耗資2．62億美元；現(xiàn)在世界上已建、在建和擬建的IGCC電站近約30座，其中美國擁有15座，居世界之冠。最大的為美國的440MW機組，計劃或可研中容量為德國900MW和前蘇聯(lián)1000MW機組。一些發(fā)展中國家，如印度、中國也計劃建立IGCC示范電站；我國從1994年開始對IGCC示范工程進行預(yù)可行性研究，國家電力公司擬在山東煙臺電廠建設(shè)一座容量為300～400MW的IGCC示范電站.4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)組成煤的儲運、預(yù)處理、制備和供給系統(tǒng)煤的氣化系統(tǒng)除灰系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)顯熱利用系統(tǒng)燃?xì)?蒸汽發(fā)電系統(tǒng)空分制氧系統(tǒng)煤渣廢水處理系統(tǒng)4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)優(yōu)點具有提高供電效率的最大潛力；單機容量已經(jīng)達到300-400MW，規(guī)模效應(yīng)；基本條件已經(jīng)趨于成熟；污染問題解決最徹底；耗水量少50%-70%；廢物處理量少，可以再利用；硫酸水泥建筑產(chǎn)品多樣化，發(fā)電、甲醇、汽油、尿素，降低成本4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)IGCC的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向（1）先進的煤氣化工藝

研究與開發(fā)大容量的、能量轉(zhuǎn)化效率高的煤氣化爐；選擇合適爐型，提高冷煤氣效率和熱煤氣效率；高溫、壓力爐，增加氣化反應(yīng)速率，提高碳轉(zhuǎn)化率.（2）高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng):①高溫除塵

②高溫干式脫硫（3）燃?xì)廨啓C大型化、提高初溫及其國產(chǎn)化.IGCC發(fā)展方向的核心，是提高效率和降低造價.發(fā)展趨勢4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)提高單機容量和供電效率,措施:高溫高壓縮比機組；采用新的氣化爐形型式，影響裝置效率和排放；高效除灰及脫硫,濕法除灰常溫脫硫,高溫除灰和高溫脫硫技術(shù)；開發(fā)新型空氣分離系統(tǒng)；降低比投資費用.4.3整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.1概述高壓0.98-1.96MPa;目的：實現(xiàn)高壓低溫燃燒，實現(xiàn)低NOx排放；示范電站建于上個世紀(jì)八十年代，目前商業(yè)運營只有8臺，最大為360MW；我國第一座PFBC-CC15MW中試裝置建于江蘇徐州賈汪電廠；實踐證明PFBC-CC電站可以提高供電效率3-5%，節(jié)煤10-15%，并顯著減少污染物排放量。4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.2增壓流化床聯(lián)合循環(huán)工作原理工作原理4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成增壓流化床燃燒鍋爐燃?xì)廨啓C動力裝置25%汽輪機動力裝置75%基本型式4.5增壓流化床聯(lián)合循環(huán)空氣埋管熱交換系統(tǒng)USA-DOE13MW半工業(yè)實驗系統(tǒng)（COGAS）特點：燃?xì)廨啓C承擔(dān)總負(fù)荷的60%水蒸氣埋管