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IGCC电站工艺系统设计分析与热力学系统研究

作　者: 崔占忠
导　师: 陈冠益；郭晓克
学　校: 天津大学
专　业: 环境工程
关键词: 整体煤气化 IGCC 联合循环设计分析热力学系统
分类号: TM611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,简称IGCC)发电是当今国际上最引人注目、具有发展潜力、代表二十一世纪发电技术发展方向的洁净煤发电技术。IGCC发电系统把环境友好的煤气化技术和高效的燃气——蒸汽联合循环发电技术相结合,实现了煤炭资源的高效、洁净利用,具有高效、洁净、节水、燃料适应性广,易于实现多联产等优点,并且与未来二氧化碳零排放、氢能等可持续发展目标相容。而我国电力工业以燃煤为主的结构在相当长的时期内不会改变,随着我国经济的发展和环境保护要求的提高,发展循环经济,建设节约型社会,实现资源环境协调发展已成为我国经济建设的基本国策,建设先进、高效、环保指标优越的IGCC洁净煤发电项目体现了我国煤炭发电的重要发展战略方向。因此首先有必要对IGCC电站的各工艺系统的设计技术进行详细研究。本论文摘要内容如下：论文第一章介绍了IGCC洁净煤发电技术的基本原理与过程,其过程是煤在气化炉中通过纯氧不完全燃烧形成合成煤气,经除尘、脱硫等净化处理进入燃气轮机组燃烧发电,燃气轮机高温排气在余热锅炉中经热交换将给水变成蒸汽,去驱动汽轮机发电。论文第二章分析了在IGCC电站中可供选择的气化炉型式主要有三种：固定床气化炉、流化床气化炉和喷流床气化炉,其中以喷流床气化炉在IGCC发电系统中的应用最为广泛,并对设计过程中如何选择气化炉进行分析。论文第三章分析了合成气的净化工艺,主要是满足燃气轮机进气品质、环保标准对大气排放的限制和生产化工产品的需求,并对净化工艺和硫回收等化工综合利用工艺进行了分析。论文第四章介绍和分析了IGCC电站燃料输送系统、化学水处理系统、电气系统、仪表和控制系统、暖通系统、供水与排水系统、消防系统、建筑与结构、总体规划与总平面布置等设计技术。论文第五章分析了IGCC电站的热力学系统构成,从能量效率、发电效率、污染物排放角度对典型的技术工艺进行了描述。论文的工作成果可用于指导IGCC电站工程项目的设计安装工作

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章概述  10-13
  1.1 IGCC技术介绍  10-11
  1.2 IGCC技术发展历程  11-13
第二章气化工艺  13-24
  2.1 气化工艺简介  13-15
    2.1.1 固定床气化工艺  13-14
    2.1.2 流化床气化工艺  14
    2.1.3 喷流床气化工艺  14-15
  2.2 喷流床气化工艺的比较  15-23
    2.2.1 GE-TEXACO煤气化炉  15-16
    2.2.2 E-GAS气化炉  16-17
    2.2.3 华东理工大学的多喷嘴对置式水煤浆气化技术  17-18
    2.2.4 清华大学非溶渣-熔渣分级气化技术  18-19
    2.2.5 SHELL气化炉  19-20
    2.2.6 GSP气化炉  20
    2.2.7 MHI气化炉  20-21
    2.2.8 西安热工研究院的两段式干法气化技术  21
    2.2.9 中科院工程热物理研究所粉煤加压密相输运床气化技术  21-22
    2.2.10 HT-L粉煤加压气化技术  22-23
  2.3 IGCC电站气化工艺的选择  23-24
    2.3.1 影响气化工艺选择的因素  23
    2.3.2 气化工艺的选择建议  23-24
第三章煤气净化及综合利用  24-35
  3.1 合成气净化的目的  24-26
  3.2 合成气净化工艺选择  26-35
    3.2.1 除尘工艺  26-27
    3.2.2 脱硫技术  27-33
    3.2.3 硫回收方法的选择  33-35
第四章其他装置  35-65
  4.1 空分装置  35-45
    4.1.1 空分装置功能及特点  35
    4.1.2 制氧工艺对比  35-40
    4.1.3 我国空分装置的发展历程  40-42
    4.1.4 空分系统配置  42-44
    4.1.5 IGCC电站空分系统配置建议  44-45
  4.2 燃料输送系统  45-46
    4.2.1 燃料接卸系统及输送系统的选择  45
    4.2.2 筛碎系统的选择  45
    4.2.3 贮煤系统的选择  45-46
    4.2.4 辅助设施  46
  4.3 化学水处理系统  46-47
    4.3.1 概述  46
    4.3.2 补给水处理系统  46
    4.3.3 凝结水精处理系统  46
    4.3.4 冷却水处理系统  46-47
    4.3.5 给水炉水校正处理及水汽监测系统  47
  4.4 电气系统  47-50
    4.4.1 大型电动机型式选择  48
    4.4.2 全厂供电系统规划  48-50
  4.5 仪表和控制  50-54
    4.5.1 IGCC发电机组整体控制策略方案  50-52
    4.5.2 IGCC发电机组整体以及各个装置的自动化水平和控制方式的协调方案  52-53
    4.5.3 控制系统布置  53-54
    4.5.4 结论  54
  4.6 暖通系统  54-56
    4.6.1 概述  54-55
    4.6.2 采暖系统  55
    4.6.3 通风系统  55
    4.6.4 空气调节系统  55-56
    4.6.5 输煤系统除尘  56
    4.6.6 结论  56
  4.7 供水与排水系统  56-59
    4.7.1 供水系统  56-58
    4.7.2 排水系统  58-59
  4.8 消防系统  59-60
    4.8.1 IGCC电厂消防系统设计依据  59
    4.8.2 IGCC电厂水消防系统  59-60
    4.8.3 灭火器的设置  60
    4.8.4 火灾报警及控制系统  60
  4.9 建筑与结构  60-65
    4.9.1 IGCC电厂附属建筑及厂前公共建筑面积的设置原则  60-64
    4.9.2 主要建、构筑物结构形式  64-65
第五章热力学系统研究  65-76
  5.1 热力系统概述  65-70
    5.1.1 热力系统物料平衡  65-66
    5.1.2 经济指标计算  66-67
    5.1.3 燃气热力系统  67-68
    5.1.4 汽水热力系统  68-70
  5.2 燃气—蒸汽联合循环机组工况定义  70
  5.3 燃气轮机选型  70-72
  5.4 余热锅炉的选择  72-75
    5.4.1 余热锅炉介绍  72
    5.4.2 余热锅炉特点  72-73
    5.4.3 余热锅炉选择  73-75
  5.5 蒸汽轮机的选择  75-76
第六章总体规划与总平面布置  76-85
  6.1 IGCC电站总体规划  76-77
    6.1.1 总体规划的主要原则  76
    6.1.2 电站外部总体规划  76-77
    6.1.3 电站内部总体规划  77
    6.1.4 OGCC电站远期规划  77
  6.2 IGCC电站总平面布置  77-79
    6.2.1 规程、规范使用要求  77-78
    6.2.2 空分、气化、净化装置及联合循环发电机组的布置原则  78
    6.2.3 厂区总平面规划布置原则  78-79
  6.3 消防道路及消防站布置  79
  6.4 主要技术经济指标  79-85
第七章结论与展望  85-87
参考文献  87-92
发表论文和科研情况说明  92-93
致谢  93

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