工程熱力學(xué)專題動力循環(huán)

1、工程熱力學(xué)專題動力循環(huán)第1頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三高效、綠色發(fā)電技術(shù)硫資源化脫硫高效發(fā)電超(超)臨界機組聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)產(chǎn)煤炭加工與轉(zhuǎn)化流化床FBC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC可再生能源發(fā)電及核電煙氣凈化灰渣及廢水資源化空冷機組煙氣循環(huán)流化床脫硫其它節(jié)水技術(shù)燃料電池微型燃氣輪機太陽光發(fā)電風(fēng)力發(fā)電潔凈發(fā)電節(jié)水發(fā)電分布式電源新型發(fā)電 以煤氣化為核心以發(fā)電為核心第2頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三超臨界、超超臨界機組-現(xiàn)實而先進的發(fā)電技術(shù)超臨界點：22.115MPa,374.15超臨界機組（SC）：全世界已運行600多臺，一般主汽壓力24MPa及以上

2、,主汽和再熱汽溫度540-560 （效率比亞臨界機組高約2%）超超臨界機組（USC） ：全世界已運行60多臺，一般主汽壓力25-28MPa及以上或主汽和再熱汽溫度580以上（效率比超臨界機組高約4%） 2003年-2010年新建火電機組40為SC機組； 2010年-2020年：600MW及以上新建機組將全部建 SC機組；新建火電機組一半以上為USC； 第3頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三 美 國 前 蘇 聯(lián) 日 本 中 國 第一臺機組 投運年份 1957 1953 1967 1962最大單機容量，MW 1300 1200 1050 900 裝機情況1982年166臺 1

3、12898MW1988年222臺，占火電機組容量的51%94臺，占火電機組容量的61%投運10200 MW,占火電機組容量的3.5% 容量范圍500MW以上300MW以上450MW以上300MW以上我國與主要國家超臨界機組 第4頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機的發(fā)展熱力參數(shù)與單機容量逐步提高，達W200MW，熱效率3541%；可靠性9598.5%，可作為基本負(fù)荷電站；聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)實可行性燃氣輪機排氣溫度t4=400600 ；大功率機組排氣量300kg/s以上；利用排氣能量加熱蒸汽輪機給水(取代鍋爐)，大大提高供電效率。Combined Gas-

4、Vapor Power Cycles第5頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)第6頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)Ts燃氣輪機循環(huán)蒸汽輪機循環(huán)第7頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)法國GEC Alsthom公司的聯(lián)合循環(huán)電站燃氣輪機：227.2 MW蒸汽輪機：128.3 MW燃料：天然氣熱效率：54.5%第8頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三重型燃機的技術(shù)性能與發(fā)展趨勢過去50年中世界重型GT技術(shù)持續(xù)發(fā)展，水平不斷提高1950s 2000s透平工作溫度 800

5、1300 1430-1500 壓氣機壓縮比 6-8 30單機功率 10MW 300MWNOX 10ppm GH9H 320-340MWGT單循環(huán)效率 20% 38% 39.5GTCC效率 58-60% 60第9頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三當(dāng)代先進燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)性能 機型項目西屋501-ATSGE-MS7001HABB GT26西門子KWU燃氣初溫，1510143012601190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,%616058.558.1第10

6、頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三注蒸汽燃氣循環(huán)(陳式循環(huán))Steam Injection Gas-turbine (STIG)第11頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)第12頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三煤整體氣化蒸汽燃氣聯(lián)合循環(huán)(IGCC)第13頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)優(yōu)點熱效率高，目前4046%，預(yù)計可52%；環(huán)保性能好，SO2, NOx, CO2, 粉

7、塵排放低，可燃用高硫煤；可實現(xiàn)煤化工綜合利用，生產(chǎn)硫、硫酸、甲醇、尿素等；單機功率可達300400MW缺點目前煤氣化和凈化的熱損失還偏大；初期投資大。第14頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)應(yīng)用目前已建成或擬建的IGCC電站10余座，美國預(yù)測，2030年IGCC市場份額達35%左右如美國加州有一個電站，“世界上最潔凈的燃煤火電站，脫硫98-99%，產(chǎn)生元素硫，排渣中主要是Al、Si、Fe、Ca等無害元素，用于絕緣材料和筑路材料第15頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)第16頁，共25頁，2022年，5月2

8、0日，4點22分，星期三磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)(MHD-CC)(Magnetohydrodynamics Combined Cycle)特點：1、無運動機械，熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡姴唤?jīng)機械能2、溫度3000K，熱效率可達60%3、污染小、種子（鉀、銫化合物）有脫硫作用4、目前實驗室階段第17頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)第18頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán) (IGFC-CC)Integrated Gasfication Fuel Cell Combined Cycle燃料電池： 燃料+氧化劑 化學(xué)能 電能

9、電化學(xué)反應(yīng)分類： 熔融碳酸鹽型(MCFC) 磷酸鹽型 (PAFC) 固體氧化劑型(SOFC)特點：高效60%、潔凈、排放接近0 目前試驗室階段第19頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三以煤氣化為核心的發(fā)電、煤化工綜合能源利用系統(tǒng)21世紀(jì)能源工廠的預(yù)計指標(biāo)：發(fā)電效率：燃煤 60% （HHV）， 天然氣 75% (LHV)熱電聯(lián)產(chǎn)：熱效率 85-90%污染排放：粉 塵和SO2、NOx接近零排放溫室氣體：排放減少50%，并100%分離聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品：合成氣、H2、煤化工產(chǎn)品等第20頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三“展望 21世紀(jì)“ 能源系統(tǒng) 高溫高壓氣化爐變換制

10、氫氫氣分離高溫燃料電池煤煤氣高溫高壓熱交換器 氧氣分離空氣先進循環(huán)SSO2電熱水CO2 (去埋藏), 污染物(H2S, PM, 堿金屬)H2O2O2第21頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三煤化工、電力、能源多聯(lián)產(chǎn)煤煤電力氫能火箭燃料汽、柴、煤等潔凈油品油煤漿系統(tǒng)加氫系統(tǒng)粗油分離系統(tǒng)芳烴系統(tǒng)重整加氫系統(tǒng)制氫系統(tǒng)液氫系統(tǒng)變換反應(yīng)水煤漿系統(tǒng)水煤漿系統(tǒng)加壓氣化合成氣凈化液相催化IGCC氣體分離一碳化工系統(tǒng)烯烴C=2、C=3、C=4配合高技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的高新技術(shù)產(chǎn)品各種石化產(chǎn)品及深加工的各種精細化工及專用化學(xué)品甲醇,二甲醚礦山采煤系統(tǒng)BTX,萘,蒽等芳烴第22頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22分，星期三分布式能源方式 第23頁，共25頁，2022年，5月20日，4點22