節(jié)能原理及技術(shù)4

1、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院動(dòng)力工程系機(jī)電學(xué)院動(dòng)力工程系 韓東太韓東太CUMT節(jié)能原理與技術(shù)節(jié)能原理與技術(shù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系概述概述 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式 聯(lián)合循環(huán)性能的理論分析聯(lián)合循環(huán)性能的理論分析整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)( (IGCC) )增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)(PFBC-CC)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系燃?xì)廨啓C(jī)電廠燃?xì)廨啓C(jī)電廠中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.1 4.1 概述概述燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī): :進(jìn)氣溫度進(jìn)氣溫度13

2、701500,優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):平均吸熱溫度高平均吸熱溫度高;排氣溫度排氣溫度450600,缺點(diǎn)缺點(diǎn):平均放熱溫度高平均放熱溫度高;熱效率熱效率:33%-38%蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī): :進(jìn)氣溫度進(jìn)氣溫度540560,缺點(diǎn)缺點(diǎn):平均吸熱溫度低平均吸熱溫度低;排氣溫度排氣溫度3038,優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):平均放熱溫度低平均放熱溫度低;熱效率熱效率:42%4.1 4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 基本概念基本概念燃?xì)馊細(xì)? -蒸汽聯(lián)蒸汽聯(lián)合循環(huán)合循環(huán)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.1.2 4.1.2 聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)越性聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)越性4.1 4.1 概述概述

3、優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :效率高效率高：E E級(jí)聯(lián)合循環(huán)效率級(jí)聯(lián)合循環(huán)效率51515252F F級(jí)級(jí)55555757，H H級(jí)達(dá)到級(jí)達(dá)到6060以上以上污染少：污染少：可將可將NOxNOx排放控制在排放控制在50mg/Nm50mg/Nm3 3以內(nèi)以內(nèi)啟動(dòng)快、適合調(diào)峰：?jiǎn)?dòng)快、適合調(diào)峰：燃機(jī)單循環(huán)可以在燃機(jī)單循環(huán)可以在2020分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷聯(lián)合循環(huán)可以在聯(lián)合循環(huán)可以在6060分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷分鐘內(nèi)帶滿負(fù)荷可以實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)、提高電網(wǎng)安全性可以實(shí)現(xiàn)黑啟動(dòng)、提高電網(wǎng)安全性自動(dòng)化程度高、人員配置少自動(dòng)化程度高、人員配置少中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.1.3 4.1.3 聯(lián)合循環(huán)發(fā)展情況聯(lián)

4、合循環(huán)發(fā)展情況4.1 4.1 概述概述1.1.國(guó)外燃?xì)鈬?guó)外燃?xì)? -蒸汽輪機(jī)的發(fā)展概況蒸汽輪機(jī)的發(fā)展概況 機(jī)型機(jī)型項(xiàng)目項(xiàng)目西屋西屋501-ATS501-ATSGE-MS7001HGE-MS7001H ABB GT26ABB GT26西門子西門子KWUKWU燃?xì)獬鯗?，燃?xì)獬鯗兀?5101510143014301260126011901190壓壓 比比28282323303016.616.6簡(jiǎn)單循環(huán)凈出簡(jiǎn)單循環(huán)凈出力力,MW,MW290290265265240240簡(jiǎn)單循環(huán)效率簡(jiǎn)單循環(huán)效率,%,%414138.538.53838聯(lián)合循環(huán)凈出聯(lián)合循環(huán)凈出力力,MW,MW426426400400396

5、396359359聯(lián)合循環(huán)效率聯(lián)合循環(huán)效率,%,%6161606058.558.558.158.1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系2.2.聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的性能參數(shù)4.1 4.1 概述概述中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.1.4 4.1.4 燃?xì)馊細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢(shì)蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)展趨勢(shì)4.1 4.1 概述概述美國(guó)雄心勃勃的ATS計(jì)劃和GAGT計(jì)劃1.1.目標(biāo)目標(biāo)效率效率60%60%初溫初溫14271427價(jià)格降低價(jià)格降低10%10%NOX降低10%中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系2.2.技術(shù)措施技術(shù)措施采用壓氣中間冷卻技

6、術(shù)采用壓氣中間冷卻技術(shù)?!燃?xì)馔钙酵鞑糠指脑烊細(xì)馔钙酵鞑糠指脑?陶瓷葉片和噴涂技術(shù)陶瓷葉片和噴涂技術(shù);研究濕空氣透平研究濕空氣透平(HAT)循環(huán)循環(huán);燃煤技術(shù)方面五種方案燃煤技術(shù)方面五種方案:IGCC,PFBC-CC,第二代第二代PFBC-CC,采用高溫陶瓷管的采用高溫陶瓷管的外燃式聯(lián)合循環(huán)外燃式聯(lián)合循環(huán)(EFCC)以及直接在燃?xì)廨啓C(jī)中燃用以及直接在燃?xì)廨啓C(jī)中燃用水煤漿水煤漿.4.1 4.1 概述概述3.3.最新進(jìn)展最新進(jìn)展: :USA,GEUSA,GE公司推出初溫公司推出初溫1288,1288,聯(lián)合循環(huán)的單機(jī)聯(lián)合循環(huán)的單機(jī)功率為功率為376.2MW,376.2MW,供電效率供電效率56.

7、3%,56.3%,型號(hào)為型號(hào)為9G9G和和9H9H系列系列. .中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.2 4.2 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2 4.2 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.1 4.2.1 不補(bǔ)燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)系不補(bǔ)燃余熱鍋爐聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.2 4.2 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.2 4.2.2 有補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)有補(bǔ)燃的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.2.3 4.2.3 增壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)增壓鍋爐

8、型聯(lián)合循環(huán)4.2 4.2 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.2 4.2 聯(lián)合循環(huán)的基本型式聯(lián)合循環(huán)的基本型式4.2.4 4.2.4 程式雙流體循環(huán)程式雙流體循環(huán)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): :就是一種先進(jìn)的就是一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)潔凈煤發(fā)電技術(shù)? ?u煤粉燃燒煤粉燃燒+ +煙氣脫硫（煙氣脫硫（PC/FGDPC/FGD）u常壓循環(huán)流化床燃燒

9、（常壓循環(huán)流化床燃燒（CFBCCFBC）u整體煤氣化燃?xì)庹w煤氣化燃?xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)（蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCCIGCC）u增壓流化床燃?xì)庠鰤毫骰踩細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)（蒸汽聯(lián)合循環(huán)（PFBC-CCPFBC-CC）工作原理工作原理= =燃?xì)馊細(xì)? -蒸汽聯(lián)合循環(huán)蒸汽聯(lián)合循環(huán)+ +煤氣化煤氣化+ +凈化凈化中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系IGCCIGCC發(fā)展概況發(fā)展概況1984年年1月美國(guó)建成月美國(guó)建成世界最早世界最早的商業(yè)驗(yàn)證電站一的商業(yè)驗(yàn)證電站一Cool Water電站，該電廠發(fā)電出力為電站，該電廠發(fā)電出力為120MW，耗，耗資資262億美元；億美元；現(xiàn)在世界上已建、在建和擬建

10、的現(xiàn)在世界上已建、在建和擬建的IGCC電站近約電站近約30座座，其中美國(guó)擁有，其中美國(guó)擁有15座，居世界之冠。最大的為美座，居世界之冠。最大的為美國(guó)的國(guó)的440MW機(jī)組，計(jì)劃或可研中容量為德國(guó)機(jī)組，計(jì)劃或可研中容量為德國(guó)900MW和前蘇聯(lián)和前蘇聯(lián)1000MW機(jī)組。一些發(fā)展中國(guó)家，機(jī)組。一些發(fā)展中國(guó)家，如印度、中國(guó)也計(jì)劃建立如印度、中國(guó)也計(jì)劃建立IGCC示范電站示范電站 ；我國(guó)從我國(guó)從1994年開始對(duì)年開始對(duì)IGCC示范工程進(jìn)行預(yù)可行性示范工程進(jìn)行預(yù)可行性研究，國(guó)家電力公司擬在山東煙臺(tái)電廠建設(shè)一座容研究，國(guó)家電力公司擬在山東煙臺(tái)電廠建設(shè)一座容量為量為300400MW的的IGCC示范電站示范電站

11、.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)組成組成煤的儲(chǔ)運(yùn)、預(yù)處理、制備和供給系統(tǒng)煤的儲(chǔ)運(yùn)、預(yù)處理、制備和供給系統(tǒng)煤煤的的氣氣化化系系統(tǒng)統(tǒng)除灰系統(tǒng)除灰系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)顯熱利用系統(tǒng)顯熱利用系統(tǒng)燃?xì)馊細(xì)?蒸汽蒸汽發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)空分制氧系統(tǒng)空分制氧系統(tǒng)煤渣廢水處理系統(tǒng)煤渣廢水處理系統(tǒng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)具有提高供電效率的最大潛力；具有提高供電效率的最大潛力；單機(jī)容量

12、已經(jīng)達(dá)到單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300-400MW，規(guī)模效應(yīng)；，規(guī)模效應(yīng)；基本條件已經(jīng)趨于成熟；基本條件已經(jīng)趨于成熟；污染問題解決最徹底；污染問題解決最徹底；耗水量少耗水量少50%-70%；廢物處理量少，可以再利用；硫酸水泥建筑廢物處理量少，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，降低成本產(chǎn)品多樣化，發(fā)電、甲醇、汽油、尿素，降低成本中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系IGCCIGCC的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向（1）先進(jìn)的煤氣化工藝）先進(jìn)的煤氣

13、化工藝 研究與開發(fā)大容量的、能量研究與開發(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)化率應(yīng)速率，提高碳轉(zhuǎn)化率. （2）高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng)）高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng) : 高溫除塵高溫除塵 高溫干式脫硫高溫干式脫硫 （3）燃?xì)廨啓C(jī)大型化、提高初溫及其國(guó)產(chǎn)化）燃?xì)廨啓C(jī)大型化、提高初溫及其國(guó)產(chǎn)化. IGCC發(fā)展方向的核心，是提高效率和降低造價(jià)發(fā)展方向的核心，是提高效率和降低造價(jià). 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)4.3 4

14、.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)提高單機(jī)容量和供電效率提高單機(jī)容量和供電效率,措施措施:高溫高壓縮比機(jī)組；高溫高壓縮比機(jī)組；采用新的氣化爐形型式，影響裝置效率和排放；采用新的氣化爐形型式，影響裝置效率和排放；高效除灰及脫硫高效除灰及脫硫,濕法除灰常溫脫硫濕法除灰常溫脫硫,高溫除灰和高溫高溫除灰和高溫 脫硫技術(shù)；脫硫技術(shù)；開發(fā)新型空氣分離系統(tǒng)；開發(fā)新型空氣分離系統(tǒng)；降低比投資費(fèi)用降低比投資費(fèi)用.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.3 4.3 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)(IGCC)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.5

15、 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)(PFBC-CC)4.5 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.1 4.5.1 概述概述p高壓高壓0.98-1.96MPa;p目的：實(shí)現(xiàn)高壓低溫燃燒，實(shí)現(xiàn)低目的：實(shí)現(xiàn)高壓低溫燃燒，實(shí)現(xiàn)低NOx排放；排放；p示范電站建于上個(gè)世紀(jì)八十年代，目前商業(yè)運(yùn)示范電站建于上個(gè)世紀(jì)八十年代，目前商業(yè)運(yùn) 營(yíng)只有營(yíng)只有8臺(tái)，最大為臺(tái)，最大為360MW；p我國(guó)第一座我國(guó)第一座PFBC-CC15MW中試裝置建于江蘇中試裝置建于江蘇徐州賈汪電廠；徐州賈汪電廠；p實(shí)踐證明實(shí)踐證明PFBC-CC電站可以提高供電效率電站可以提高供電效率3-5%，節(jié)

16、煤，節(jié)煤10-15%，并顯著減少污染物排放量。，并顯著減少污染物排放量。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.5 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4.5.2 4.5.2 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)工作原理增壓流化床聯(lián)合循環(huán)工作原理工作原理工作原理中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系4.5 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成增壓流增壓流化床燃化床燃燒鍋爐燒鍋爐燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置力裝置25%汽輪機(jī)動(dòng)力汽輪機(jī)動(dòng)力裝置裝置75%中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系基本型式基本型式4.5 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)空氣埋管熱交換系統(tǒng)空氣埋管熱交換系統(tǒng)USA-DOE 13MW半工半工業(yè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)業(yè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（COGAS）特點(diǎn)：燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)總負(fù)荷的特點(diǎn)：燃?xì)廨啓C(jī)承擔(dān)總負(fù)荷的60%中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系中國(guó)礦業(yè)大學(xué)動(dòng)力工程系水蒸氣埋管熱交換系統(tǒng)水蒸氣埋管熱交換系統(tǒng)4.5 4.5 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)增壓流化床聯(lián)合循環(huán)USA-GE 商商用聯(lián)合循環(huán)用聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)特點(diǎn)：燃