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煤基SOFC/IGCC联合循环系统性能研究

作　者: 许臣
导　师: 马哲树
学　校: 江苏科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: SOFC 煤气化 IGCC 联合循环发电系统
分类号: TM611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-18
  1.1 课题背景与实际意义  11-12
  1.2 国内外发展现状及存在的问题  12-17
    1.2.1 IGCC 发展历程  12-13
    1.2.2 SOFC 发展历程  13-15
    1.2.3 SOFC/IGCC 联合循环发电系统研究动态  15-17
    1.2.4 目前存在的问题  17
  1.3 本文的主要研究工作  17-18
第2章 SOFC/IGCC 联合循环系统设计  18-27
  2.1 煤基多联产系统概述  18-20
  2.2 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC)  20-23
    2.2.1 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC)的概念  20-22
    2.2.2 整体式煤气化联合循环发电系统(IGCC)的特点  22-23
  2.3 SOFC/IGCC 联合循环发电系统设计  23-26
    2.3.1 SOFC/IGCC 联合循环发电系统概述  23-24
    2.3.2 SOFC/IGCC 联合循环发电系统的主要设备选型  24-26
  2.4 小结  26-27
第3章 德士古水煤浆气化工艺研究  27-41
  3.1 德士古煤气化工艺  27-29
  3.2 基于ASPEN PLUS 的德士古气化炉模型及运行结果  29-37
    3.2.1 基于ASPEN PLUS 的德士古气化炉模型  29-31
    3.2.2 气化结果与分析  31-37
  3.3 煤气净化工艺  37-39
    3.3.1 煤气净化方法  37-38
    3.3.2 低温甲醇洗法煤气净化工艺  38-39
  3.4 小结  39-41
第4章 板式固体氧化物燃料电池(SOFC)本体性能研究  41-48
  4.1 SOFC 模型的建立  41-43
    4.1.1 SOFC 模型假设  41-42
    4.1.2 SOFC 数学模型  42-43
  4.2 仿真结果与分析  43-47
  4.3 小结  47-48
第5章 SOFC/IGCC 联合循环系统性能分析  48-57
  5.1 SOFC/IGCC 联合循环发电系统模拟结果  48-52
  5.2 SOFC/IGCC 联合循环发电系统性能研究  52-56
    5.2.1 SOFC 对联合循环发电系统的影响  52-54
    5.2.2 燃气轮机对联合循环发电系统的影响  54-56
  5.3 小结  56-57
工作总结与展望  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  61-62
致谢  62-63
大摘要  63-67

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 火力发电、热力发电 > 联合循环发电
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