迟全虎[1]2004年在《IGCC联合循环系统建模与设计优化研究》文中研究表明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。
邵艳军[2]2006年在《IGCC热力系统建模与设计中若干关键问题》文中研究指明热力系统分析研究的主要方法是数学模拟和综合优化。然而随着能源动力系统不断向大型化、复杂化方向发展,在系统建模与设计优化中暴露的若干关键问题急需解决。如针对简单热力循环的传统建模与计算方法已不再适用于大型复杂系统模拟分析及设计优化的需要,系统建模和设计优化的精度对系统性能与特性规律的影响更为显着等。本论文依托国家高技术研究发展计划(863计划)任务背景,在借鉴吸收已有科研成果的基础上,针对IGCC热力系统建模与设计中存在的若干关键问题开展相关问题研究,主要研究内容包括:概述热力系统的系统模型与集成方法。基于模块化建模的思想,建立具有高精度的典型部件通用模型;论述系统模型的叁种求解方法;深入开展增强系统建模通用性与精细性研究,借助于多种有效、可行途径,建立具有高通用性和精细性的系统及典型部件模型。开展基于IGCC热力系统的设计优化精细化研究。即借助各种精细优化的有效途径和方法,寻求更加精准的系统设计变量的最优点和性能最佳值,得出精细优化后系统性能及特性变化规律。开展IGCC系统方案概念性设计与典型实例优化研究。即结合IGCC技术的发展现状及系统方案的一般性设计要求,进行IGCC系统方案概念性设计及典型方案优化分析研究。相关实例验证了所建高通用性和精细性模型的有效性和设计优化精细化研究的必要性。以上研究工作将为IGCC系统的模拟分析与设计优化提供理论支撑,并为IGCC电站提供概念性设计优化的思路与方法以及可行的系统方案。
段立强[3]2002年在《IGCC系统全工况特性与设计优化以及新系统开拓研究》文中指出整体煤气化联合循环（IGCC）是一种先进的洁净煤发电系统，由于它具有高效、低污染等优点而备受世人瞩目，现已进入商业验证运营阶段。虽然各国学者已经对它作了不少研究，但至今理论研究仍不充分，尤其是对IGCC系统整体优化方面，仍局限于单参数、不连续的优化；对于IGCC系统变工况特性方面的研究也不够深入；另外，如何解决IGCC系统中CO2排放问题仍处于起步阶段。本论文基于国家重点科技项目（攻关）计划整体煤气化联合循环（IGCC）关键技术项目研究（97-A26）的第一课题第一专题“IGCC发电机组热力系统及其特性研究”第2分专题“IGCC发电分系统优化和整体优化的初步研究”（97-A26-01-01-02）和第叁专题“IGCC发电机组运行技术研究”第2分专题“IGCC发电机组变工况计算分析”（97-A26-01-03-02）的研究任务以及国家基础研究973项目（G1999022302）的相关研究内容，在收集大量文献，借鉴和吸收前人研究成果的基础上,开展了相关研究和软件开发，还侧重对一些重要的理论问题进行深入的基础性研究，主要研究内容包括：（1） 概述了联合循环系统综合优化思路，分析了IGCC燃气侧子系统以及蒸汽侧子系统流程结构特点，并分别建立了流程超结构，提出了IGCC系统双层次和联合循环两大块交叉迭代综合优化的新思路；应用模块化建模新方法建立了IGCC系统各典型单元模块模型以及系统模型，为分析研究IGCC系统特性奠定了基础。（2） 建立了IGCC系统综合优化分析模型，以IGCC系统效率为优化目标函数,对400MW级大型IGCC电站系统进行了优化分析研究，总结和揭示了IGCC系统综合优化的规律,得出许多有价值的结论；另外，还对由 Texaco气化技术组成的六种典型方案IGCC热力系统进行了全面比较分析研究。分析了IGCC系统变工况特点和影响IGCC系统变工况的因素，建立了IGCC全工况特性分析模型，研究了燃气轮机采用不同调节方式以及大
徐钢, 林汝谋, 邵艳军, 金红光[4]2005年在《IGCC联合循环系统模型通用性研究》文中研究表明本文研究总结了IGCC联合循环建模中增强模型通用性的途径与方法,提出从叁个环节入手建立更通用的IGCC联合循环系统模型,即:建立通用性更强的单元模块全工况通用模型;借助于高通用性的模块间网络联接与管道方程模型;应用流程超结构和独立变量概念来增强系统建模的通用性。通过多个系统模拟分析实例的成功应用,验证了所建模型的通用性和各种增强模型通用性途径的有效性。
王旭[5]2008年在《新型IGCC-SOFC混合动力系统集成与优化研究》文中进行了进一步梳理本论文应用Aspen Plus软件和C++软件对整体煤气化联合循环系统(IGCC)系统进行模拟,分析了整体空分系数、主蒸汽压力等参数对系统性能的影响,绘制了IGCC系统性能随主要参数变化的特性曲线;同时把固体氧化物燃料电池系统(SOFC)集成到IGCC系统中,对整个联合循环系统的变工况特性进行分析。结果表明随着整体空分系数的增加,系统的净输出功减少,整个系统的效率提高;余热锅炉主蒸汽压力存在一个合理的范围,再热压力和低压蒸汽压力在在主蒸汽压力一定时存在最佳压力。同时集成SOFC系统的新的联合循环系统的性能得到了明显的提高。本文研究成果为进一步设计和优化IGCC系统提供有益的指导。
丁泊遥[6]2015年在《IGCC再热联合循环热力系统分析与优化》文中研究说明现阶段,电力供应的需求不会减少,但是燃煤引起的环境污染情况日益严重,因此IGCC作为一种先进的洁净煤发电技术越来越受到广泛的关注。针对国内外在IGCC的诸多研究的基础上,本文提出IGCC高压再热的全新理念,运用Aspen Plus软件建模,综合计算分析现有IGCC机组与IGCC再热机组的运行效率问题。IGCC再热机组具体是指,在IGCC燃机循环部分,分为高压和中压的两级燃机布置,所需空气也进行两级压缩,通过压气机使得进入高压燃烧室的工质达到一个远高于传统IGCC机组的压力,而高压透平的烟气继续在中压燃烧室与燃料混合进行再次燃烧,推动中压透平做功,综合构成高压再热的循环系统。而在进入低压透平之前的再次燃烧对于整个系统效率的变化,构成了本文研究的重点内容。在本文当中,首先利用Aspen Plus软件,建立了典型IGCC系统和新型再热IGCC系统的热力学模型,进行数据计算和对比分析。其次,在整个循环系统提取煤气的过程中,建立了常温湿法净化和高温干法净化的IGCC系统,找到最优干法脱硫温度。在空气分离部分,建立不同空分集成度的空分分离系统,分别建立了完全独立化和完全整体化的IGCC空分系统,分别进行数据分析,对比不同空分系统对于整体效率的影响。最后,综合分析了IGCC再热循环系统,运用大量数据分析找到最佳高压压比,获得IGCC再热联合循环热力系统的相应运行参数。然后对比分析了多种IGCC系统,计算了各个系统产生的功率和效率的变化幅度,分析了不同布置对于系统效率的提升潜力。在多个方面对IGCC再热联合循环热力系统进行系统分析与参数优化。
唐郭安[7]2009年在《IGCC动态数学模型建立及仿真》文中指出借助整体煤气化联合循环(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)实时仿真模型研究其动态运行特性,可为IGCC机组实际运行、性能分析和优化提供一种重要技术手段。基于一体化过程模型开发平台,采用工程模块化建模方法,建立了整体煤气化联合循环的实时仿真模型。主要包括气化炉模块、燃气轮机模块、余热锅炉模块、蒸汽轮机模块等;并研究开发了其实时仿真算法。模型稳态计算结果与参考文献数据相符,动态仿真试验结果趋势正确。表明本文所采用的建模方法是正确的,建立的数学模型具有可信性。
林汝谋, 段立强, 金红光, 江丽霞, 蔡睿贤[8]2004年在《整体煤气化联合循环热力系统设计优化研究》文中进行了进一步梳理本文概述作者研究集体对整体煤气化联合循环(IGCC)系统设计优化的研究:归纳IGCC系统主要热力特点,提出IGCC系统两层次和联合循环两大块交叉迭代的设计优化的新思路;应用模块化建模方法,建立系统设计优化模型;对IGCC系统进行了大量计算与模拟分析,绘制出完整的IGCC系统热力特性图,全面揭示IGCC的热力特性和独立变量的影响规律。实例研究表明,所提出IGCC系统设计优化的思路与方法是可行、实用的。
马顺勤[9]2008年在《Aspen Plus对整体煤气化联合循环系统的模拟研究》文中研究指明自上世纪七十年代以来,IGCC技术一直被人们认为是有相当发展前途的洁净煤发电技术之一,备受电力工业界的关注。本文基于过程模拟软件Aspen plus分别对整体煤气化联合循环系统中的Texaco水煤浆气化炉、粗煤气净化系统(常温湿法净化系统)、燃气轮机(M701型燃气轮机)、余热锅炉(双压再热余热锅炉),蒸汽轮机进行了模拟分析。其中重点分析了IGCC气化系统各个参数变化对煤气成分的影响。实现了对整个IGCC系统的整体模拟,并对该系统进行了性能分析。
马文通[10]2009年在《燃气轮机及燃气—蒸汽联合循环在部分工况下的仿真研究》文中研究说明21世纪火电站发展要求有较高的能源利用效率,较好的经济性并且具有良好的环保性能,即达到能源(Energy)、经济(Economy)、环境(Environment)叁者结合(3E),这一要求动摇了目前世界火电站汽轮机长期占统治地位的局面。燃气轮机及其联合循环以比投资费用低、建设周期短、供电效率高、排放污染小的明显优势,将逐步取代传统的汽轮机电站。通过建立联合循环系统的动态模型以预测其特性并优化其运行策略,已成为基础研究和工程应用两方面都很迫切的现实需要。由于压气机的特性严重依赖于转速,在燃气轮机及其联合循环各主要部件中压气机的特性计算最为困难也最为关键,压气机特性图计算的准确性对燃气轮机整机计算的可靠性具有重要影响,现代重型燃气轮机及其联合循环系统高压比、高精度的计算要求对基于部件特性的系统仿真提出严峻挑战,迫切需要改进压气机特性外推计算方法,建立适合大幅度变工况的燃气轮机及其联合循环仿真系统,并研究其运行策略已成为一个有重要意义的课题。本课题的研究网标就是寻找能够由有限的压气机高转速特性线定量计算定几何多级轴流式压气机在大幅度变工况下特性的计算方法,最终建成一套由模块化部件构成的能适应大幅度变工况特性计算的燃气轮机及其联合循环动态仿真模型;对燃气轮机及其联合循环系统的运行策略进行动态仿真研究,确定各阶段机组的运行策略。本文主要研究内容和研究成果如下:1.提出特征级方法估算压气机部分工况特性。由于压气机压比通常较大,压气机部分工况下进出口流量系数不匹配,与设计工况下的叶栅气流角差异较大,直接相似外推压气机特性时不满足相似条件,外推误差很大。通过讨论工质可压缩性对压气机效率的影响引入特征级的概念,将压气机的压缩过程分解为若干个串联的低压比特征级,可以利用相似外推方法计算完整的特征级特性图,由特征级特性图逐级计算重构出完整的压气机特性图。特征级代表对原压气机压缩过程的虚拟分解,而不考虑实际压气机各级压比分配和各级间的特性关系,物理意义在于它表征了压气机整体特性的平均级特性,只要分解级数足够多,在部分工况特性计算时可以充分逼近相似条件。采用单纯形最优化方法,以重构出压气机特性图与原压气机特性线误差最小为目标函数,由已知的有限的压气机高转速特性线确定多级轴流式压气机特征级特性。2.用SVM方法回归压气机特征级特性用支持向量机(SVM)回归算法,对由压气机多条转速特性线计算所得的不同特征级特性线进行回归分析,得到统一的特征级特性线,能够充分利用已有的数据,并且采用压气机的自身特性计算,可以充分体现压气机自身特性,进一步降低了重构后整机特性图的误差。3.外推部分工况特征级特性,并提出变几何级特性计算方法将参考转速下的特征级特性外推得到完整的特征级特性图,提出了轴流式压气机非设计工况特性换算方法,并对对相似系数的修正进行了讨论。燃气轮机部分工况特性计算问题除低速特性线的获取问题外,还面临转静叶时特性图的获取问题,利用轮周功与进出口气流角的关系,推算出特性图中转动叶片前后对应的相似点,从而解决转导叶转静叶的特性计算问题。4.建立燃气轮机动态仿真模型并对其进行部分工况运行的策略分析基于部件特性,采用模块化建模方法建立了压气机静叶可调的单轴变几何燃气轮机动态仿真系统,并进行了燃气轮机在启动、加载、减载、停机等变工况特性分析。结果表明,变几何调节后燃气和排气温度都高,排热损失的增大抵消了T_3~*增加对效率的提高。但在低负荷下,关小静叶可减少空气流量,减少机组的空载燃料耗量。启动过程中T_4~*有一峰值,在此过程中T_3~*温度也是先升后降且有一个峰值,在点火之后到脱扣之前应限制燃料供给量随转速升高的增量,控制机组启动速度,避免超温。5.建立燃气轮机联合循环仿真系统并对其进行部分工况运行策略分析建立了包括自然循环余热锅炉的燃气轮机联合循环仿真系统,并对余热锅炉的动态特性进行了分析,仿真结果指出,在燃机和汽机工况变化剧烈的条件下,汽包会出现明显的虚假水位现象,在实际运行管理中应引起重视。分析了联合循环系统在启动、加载、减载、停机等变工况下的运行策略。在负荷下降时,采取等T_4方案调节压气机可调静叶较好,它既能达到等T_3调节时的联合循环效率η_(CC)~N,又能在降低负荷时满足燃气温度不超温,并避免余热锅炉在超温下工作。由于启动过程中主要时间用于余热锅炉暖炉,余热锅炉的热惯性对启动速度影响最大,因此应尽可能采用热态启动的方式来减少启动时间。本文研究工作得到了国际合作项目[200310]和国家自然科学基金项目[5997022]的支持。
参考文献：
[1]. IGCC联合循环系统建模与设计优化研究[D]. 迟全虎. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2004
[2]. IGCC热力系统建模与设计中若干关键问题[D]. 邵艳军. 华北电力大学（北京）. 2006
[3]. IGCC系统全工况特性与设计优化以及新系统开拓研究[D]. 段立强. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2002
[4]. IGCC联合循环系统模型通用性研究[J]. 徐钢, 林汝谋, 邵艳军, 金红光. 燃气轮机技术. 2005
[5]. 新型IGCC-SOFC混合动力系统集成与优化研究[D]. 王旭. 华北电力大学（北京）. 2008
[6]. IGCC再热联合循环热力系统分析与优化[D]. 丁泊遥. 华北电力大学. 2015
[7]. IGCC动态数学模型建立及仿真[D]. 唐郭安. 华北电力大学（河北）. 2009
[8]. 整体煤气化联合循环热力系统设计优化研究[J]. 林汝谋, 段立强, 金红光, 江丽霞, 蔡睿贤. 燃气轮机技术. 2004
[9]. Aspen Plus对整体煤气化联合循环系统的模拟研究[D]. 马顺勤. 华北电力大学（北京）. 2008
[10]. 燃气轮机及燃气—蒸汽联合循环在部分工况下的仿真研究[D]. 马文通. 上海交通大学. 2009