工程热力学专题动力循环

1、工程热力学专题动力循环第1页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三高效、绿色发电技术硫资源化脱硫高效发电超(超)临界机组联合循环多联产煤炭加工与转化流化床FBC整体煤气化联合循环IGCC可再生能源发电及核电烟气净化灰渣及废水资源化空冷机组烟气循环流化床脱硫其它节水技术燃料电池微型燃气轮机太阳光发电风力发电洁净发电节水发电分布式电源新型发电 以煤气化为核心以发电为核心第2页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三超临界、超超临界机组-现实而先进的发电技术超临界点：22.115MPa,374.15超临界机组（SC）：全世界已运行600多台，一般主汽压力24MPa及以上

2、,主汽和再热汽温度540-560 （效率比亚临界机组高约2%）超超临界机组（USC） ：全世界已运行60多台，一般主汽压力25-28MPa及以上或主汽和再热汽温度580以上（效率比超临界机组高约4%） 2003年-2010年新建火电机组40为SC机组； 2010年-2020年：600MW及以上新建机组将全部建 SC机组；新建火电机组一半以上为USC； 第3页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三 美 国 前 苏 联 日 本 中 国 第一台机组 投运年份 1957 1953 1967 1962最大单机容量，MW 1300 1200 1050 900 装机情况1982年166台 1

3、12898MW1988年222台，占火电机组容量的51%94台，占火电机组容量的61%投运10200 MW,占火电机组容量的3.5% 容量范围500MW以上300MW以上450MW以上300MW以上我国与主要国家超临界机组 第4页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三燃气-蒸汽联合循环燃气轮机的发展热力参数与单机容量逐步提高，达W200MW，热效率3541%；可靠性9598.5%，可作为基本负荷电站；联合循环的现实可行性燃气轮机排气温度t4=400600 ；大功率机组排气量300kg/s以上；利用排气能量加热蒸汽轮机给水(取代锅炉)，大大提高供电效率。Combined Gas-

4、Vapor Power Cycles第5页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三燃气蒸汽联合循环第6页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三燃气蒸汽联合循环Ts燃气轮机循环蒸汽轮机循环第7页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三燃气蒸汽联合循环法国GEC Alsthom公司的联合循环电站燃气轮机：227.2 MW蒸汽轮机：128.3 MW燃料：天然气热效率：54.5%第8页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三重型燃机的技术性能与发展趋势过去50年中世界重型GT技术持续发展，水平不断提高1950s 2000s透平工作温度 800

5、1300 1430-1500 压气机压缩比 6-8 30单机功率 10MW 300MWNOX 10ppm GH9H 320-340MWGT单循环效率 20% 38% 39.5GTCC效率 58-60% 60第9页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三当代先进燃气轮机及联合循环性能 机型项目西屋501-ATSGE-MS7001HABB GT26西门子KWU燃气初温，1510143012601190压 比28233016.6简单循环净出力,MW290265240简单循环效率,%4138.538联合循环净出力,MW426400396359联合循环效率,%616058.558.1第10

6、页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三注蒸汽燃气循环(陈式循环)Steam Injection Gas-turbine (STIG)第11页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三整体煤气化联合循环(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)第12页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三煤整体气化蒸汽燃气联合循环(IGCC)第13页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三整体煤气化联合循环(IGCC)优点热效率高，目前4046%，预计可52%；环保性能好，SO2, NOx, CO2, 粉

7、尘排放低，可燃用高硫煤；可实现煤化工综合利用，生产硫、硫酸、甲醇、尿素等；单机功率可达300400MW缺点目前煤气化和净化的热损失还偏大；初期投资大。第14页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三整体煤气化联合循环(IGCC)应用目前已建成或拟建的IGCC电站10余座，美国预测，2030年IGCC市场份额达35%左右如美国加州有一个电站，“世界上最洁净的燃煤火电站，脱硫98-99%，产生元素硫，排渣中主要是Al、Si、Fe、Ca等无害元素，用于绝缘材料和筑路材料第15页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三磁流体发电联合循环第16页，共25页，2022年，5月2

8、0日，4点22分，星期三磁流体发电联合循环(MHD-CC)(Magnetohydrodynamics Combined Cycle)特点：1、无运动机械，热转变为电不经机械能2、温度3000K，热效率可达60%3、污染小、种子（钾、铯化合物）有脱硫作用4、目前实验室阶段第17页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三整体煤气化燃料电池联合循环第18页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三整体煤气化燃料电池联合循环 (IGFC-CC)Integrated Gasfication Fuel Cell Combined Cycle燃料电池： 燃料+氧化剂 化学能 电能

9、电化学反应分类： 熔融碳酸盐型(MCFC) 磷酸盐型 (PAFC) 固体氧化剂型(SOFC)特点：高效60%、洁净、排放接近0 目前试验室阶段第19页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三以煤气化为核心的发电、煤化工综合能源利用系统21世纪能源工厂的预计指标：发电效率：燃煤 60% （HHV）， 天然气 75% (LHV)热电联产：热效率 85-90%污染排放：粉 尘和SO2、NOx接近零排放温室气体：排放减少50%，并100%分离联产产品：合成气、H2、煤化工产品等第20页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三“展望 21世纪“ 能源系统 高温高压气化炉变换制

10、氢氢气分离高温燃料电池煤煤气高温高压热交换器 氧气分离空气先进循环SSO2电热水CO2 (去埋藏), 污染物(H2S, PM, 碱金属)H2O2O2第21页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三煤化工、电力、能源多联产煤煤电力氢能火箭燃料汽、柴、煤等洁净油品油煤浆系统加氢系统粗油分离系统芳烃系统重整加氢系统制氢系统液氢系统变换反应水煤浆系统水煤浆系统加压气化合成气净化液相催化IGCC气体分离一碳化工系统烯烃C=2、C=3、C=4配合高技术创新发展的高新技术产品各种石化产品及深加工的各种精细化工及专用化学品甲醇,二甲醚矿山采煤系统BTX,萘,蒽等芳烃第22页，共25页，2022年，5月20日，4点22分，星期三分布式能源方式 第23页，共25页，2022年，5月20日，4点22