整体煤气化湿化燃气轮机循环热力性能分析
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Ｅ Ｏ） Ｃ 三种基 本形 式 的多种 循 环 并 进行 热 力 性 能对
湿化 可利 用更 低且 更多 的低 品位热量 。空 气湿 化 和
ＩＣ Ｇ Ｃ结合 的一个 典 型是 整 体 煤气 化 湿 空气 透 平 循 环 （ ｎｅｒｔ ａｉｃｔ ｎ Ｈ ｍ ｄ ＡｒＴ ｒｉｅ 简 称 Ｉｔ ａ ｄ Ｇ ｓｉａ ｏ ｕ ｉ ｉ ｕｂｎ ， ｇ ｅ ｆ ｉ Ｉ Ｈ Ｔ 。Ｉ Ｈ Ｔ中省 却 了蒸 汽底 循 环 ， 有 效 Ｇ Ａ ） Ｇ Ａ 可
（． １ 中国科 学 院先进 能源动 力重点 实验 室 （ 工程热 物理研 究 所 ） 北京 ，
２ 中国科 学院研 究生 院 ， ． 北京
摘
１０ ９ ０ １０；
１０ ４ ） ００９
要 ： 文 以降 低 Ｎ 排放 和有 效 利 用 低 品位 热 量 为 出发 点 ， 燃 料 或 空 气 湿 化 应 用 到 整 体 煤 气 化 燃 气 轮 本 Ｏ 将
１ 系统 描 述
在 本文 中 ，Ｇ Ｃ中的湿化方 式 可 以分 为燃 料 和 ＩＣ 空气 湿 化 两 种 ， 气 湿 化 与 Ｉ Ｃ 的 结 合 又 分 为 空 ＧＣ Ｉ ＨＡ Ｇ Ｔ循 环 与 Ｉ Ｌ Ｔ Ｅ Ｏ循 环 。此 外 ， 煤 浆 气 ＧＯ Ｈ Ｃ 水 化 炉有 两种 流程 ， ： 冷型式 和废 锅 型式 。激冷 流 即 激 程气 化 炉 中 ， 度 高 达 １３ Ｏ 的 粗 煤 气 在 激 冷 室 温 ５℃ 中用水 喷淋 ， 冷 到 ２ ０１左 右 ， 而 除 灰 和 脱 硫 ； 激 ０＂ ２ 进
本文 以降低 Ｎ 排 放 和有 效 利 用 低 品位 热 量 Ｏ
为 出发点 ， 于水 煤 浆激冷 或废 锅流 程气化 炉 ， 建 基 构 了燃 料 湿 化 Ｉ Ｃ Ｉ Ｈ Ｔ 以及 压 气 机 出 口空 气 湿 Ｇ Ｃ、Ｇ Ａ 化并保 留蒸 汽底 循环 的 Ｉ Ｃ （ Ｇ Ｃ 以下称 之 为 Ｉ Ｌ Ｔ ． Ｇ Ｏ Ｈ
比分析 。对基 于水煤 浆气化 炉 的燃气 轮机循 环进 行
研究具 有典 型代 表性 。
降低 比投 资费用 ， 同时 也 带来 了燃 气 轮机 透 平 流 但
量 由于加 湿增加 过 大 （ 可增 加 ３ ％ ～ ０ ） 燃气 轮 ０ ６％ ， 机需要 重新 设计 的 问题 Ｊ 。
空 气湿 化 的另百度文库 种过渡 方式 是压气 机 出 口空气
湿化 ， 蒸 汽底 循环 保 留 。国外 学 者 已 针对 此 类 循 但
环， 从有 效利 用 系统外 可再 生 能 源 （ 如太 阳能 ） 生 产
的 中低 品热 量 （０ １０～１０（） ７ ￣ 的角 度进 行 了方 案 构 ２
第２ ３卷
第 ４期
《 燃
气
轮
机
技
术》
Ｖｏ＿ ３ Ｎｏ ４ ｌ２ ． Ｄｅ ｃ．， ０１ ２ ０
２１ ０ ０年 ｌ ２月
Ｇ ＡＳ ＴＵＲ ＢＩ Ｅ Ｎ ＴＥＣＨ Ｎ ｏ Ｌｏ ＧＹ
整 体 煤 气 化 湿 化 燃 气 轮 机 循 环 热 力 性 能 分 析
庄 晓 杰 张 士 杰 肖云 汉 一， ，
时 期 内将 难 以改 变 。发 展 清 洁、 效 的整 体煤 气 化 高
联合 循环 （ｎｅｒｔ ａｉｃｔ ｎＣ ｍ ｉｅ ｙｌ ， Ｉｔ ａｅ Ｇ ｓｉ ｉ ｏ ｂｎ ｄＣ ｃ 简 ｇ ｄ ｆａｏ ｅ 称 Ｉ Ｃ ） 我 国能源 的可持 续 发展具 有重要 的 战略 Ｇ Ｃ对
意 义 ¨。
文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— ８９ ２ １ ）４— ０ １ ７ １０ ２ ８ （０ ０ ０ ０ ０ —０
中 图分 类 号 ：Ｍ １ ． １ Ｔ ６ １３
我 国 以煤 为 主的能源 结构 在 以后 相 当长 的一 段
建 （ 之 为 Ｌ Ｔ Ｃ Ｃ ｍ ｉｅ 称 Ｏ ＨＥ Ｏ， Ｏ ｂｎ ｄ—ｃｃｅｐ ｗ ｒ ｌｎ ｙｌ ｏ ｅ ａ ｔ ｐ
ｗ ｔ ｎｅｒｔｄ Ｏ — Ｔ ｍｐｒｔ ｅ Ｅ ｔ 与 分 ｉ ｉｔｇａ Ｌ ｗ ｈ ｅ ｅ ｅａ ｒ Ｈ ａ ） ｕ 析 ¨ “ 。研究 表 明 ， ｊ 当利用 外 部 中低 品热 量 时其 系 统效 率 可达 ５ ６ ％ ， ８～ ７ 远超 过 不利 用 外部 中低 品热
目前 Ｉ Ｃ Ｇ Ｃ电站 中燃气 轮 机燃 烧 室 均采 用 扩 散 燃 烧方 式 。为降低 Ｎ 排 放 ， Ｏ 可对燃 料 或空 气 采用 湿化处 理 方 式 Ｌ 。燃 料 湿 化 所 需 的水 蒸 汽 稀 释 量 ２ Ｊ 是 较大 的 ， 求较 高 的燃 料 湿化 程 度 ｊ 要 。而 随 燃 料 气 加湿 程度 的增加 ， 需 系统 内的 热水 量 和 温 度都 所 会 提高 ， 系统 效率 会受 到影 响 。 空气 湿化 由于空气 流量 大 ， 压力 较燃 料低 ， 空气
机循环中。基 于水煤浆激 冷或废锅流程气化炉 ， 构建 了多种整体煤气 化湿化燃气轮机循环并 分析 了其热力性
能。研究表明 ： 燃料湿化循环系统效率较 高 ； 空气湿化循环燃气 轮机 比功较大 ； 论采用何种湿 化方式 ， 无 废锅
流 程 循 环 系 统效 率都 要 高 于激 冷流 程 ； 汽底 循 环 保 留 的 空 气 湿 化 循 环 系 统 具 有 利 用 系 统 外 部 中低 品 位 热 蒸 量、 幅提高系统效率的潜力。 大 关 键 词 ： 体 煤 气 化 联 合循 环 （Ｇ Ｃ ； 化 燃 气 轮 机 循 环 ； 煤 浆 气 化炉 ； 力 性 能 整 ＩＣ ）湿 水 热
量 的普通 联 合 循 环 的 ４ 一 ２ ； 结 构 稍 加 改 动 ， ３，５ ％ 对 即可利用 现有 燃 烧 天 然 气 的燃 气 轮 机 ¨ 。如 把 这
种循 环形 式推 广到 Ｉ Ｃ Ｇ Ｃ中 ， 同样 具有 回收 Ｉ Ｃ 应 ＧＣ
系统 内的 中低 品位 热量并 降低 Ｎ 排放 的效果 。 Ｏ
湿化 可利 用更 低且 更多 的低 品位热量 。空 气湿 化 和
ＩＣ Ｇ Ｃ结合 的一个 典 型是 整 体 煤气 化 湿 空气 透 平 循 环 （ ｎｅｒｔ ａｉｃｔ ｎ Ｈ ｍ ｄ ＡｒＴ ｒｉｅ 简 称 Ｉｔ ａ ｄ Ｇ ｓｉａ ｏ ｕ ｉ ｉ ｕｂｎ ， ｇ ｅ ｆ ｉ Ｉ Ｈ Ｔ 。Ｉ Ｈ Ｔ中省 却 了蒸 汽底 循 环 ， 有 效 Ｇ Ａ ） Ｇ Ａ 可
（． １ 中国科 学 院先进 能源动 力重点 实验 室 （ 工程热 物理研 究 所 ） 北京 ，
２ 中国科 学院研 究生 院 ， ． 北京
摘
１０ ９ ０ １０；
１０ ４ ） ００９
要 ： 文 以降 低 Ｎ 排放 和有 效 利 用 低 品位 热 量 为 出发 点 ， 燃 料 或 空 气 湿 化 应 用 到 整 体 煤 气 化 燃 气 轮 本 Ｏ 将
１ 系统 描 述
在 本文 中 ，Ｇ Ｃ中的湿化方 式 可 以分 为燃 料 和 ＩＣ 空气 湿 化 两 种 ， 气 湿 化 与 Ｉ Ｃ 的 结 合 又 分 为 空 ＧＣ Ｉ ＨＡ Ｇ Ｔ循 环 与 Ｉ Ｌ Ｔ Ｅ Ｏ循 环 。此 外 ， 煤 浆 气 ＧＯ Ｈ Ｃ 水 化 炉有 两种 流程 ， ： 冷型式 和废 锅 型式 。激冷 流 即 激 程气 化 炉 中 ， 度 高 达 １３ Ｏ 的 粗 煤 气 在 激 冷 室 温 ５℃ 中用水 喷淋 ， 冷 到 ２ ０１左 右 ， 而 除 灰 和 脱 硫 ； 激 ０＂ ２ 进
本文 以降低 Ｎ 排 放 和有 效 利 用 低 品位 热 量 Ｏ
为 出发点 ， 于水 煤 浆激冷 或废 锅流 程气化 炉 ， 建 基 构 了燃 料 湿 化 Ｉ Ｃ Ｉ Ｈ Ｔ 以及 压 气 机 出 口空 气 湿 Ｇ Ｃ、Ｇ Ａ 化并保 留蒸 汽底 循环 的 Ｉ Ｃ （ Ｇ Ｃ 以下称 之 为 Ｉ Ｌ Ｔ ． Ｇ Ｏ Ｈ
比分析 。对基 于水煤 浆气化 炉 的燃气 轮机循 环进 行
研究具 有典 型代 表性 。
降低 比投 资费用 ， 同时 也 带来 了燃 气 轮机 透 平 流 但
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空 气湿 化 的另百度文库 种过渡 方式 是压气 机 出 口空气
湿化 ， 蒸 汽底 循环 保 留 。国外 学 者 已 针对 此 类 循 但
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的 中低 品热 量 （０ １０～１０（） ７ ￣ 的角 度进 行 了方 案 构 ２
第２ ３卷
第 ４期
《 燃
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Ｖｏ＿ ３ Ｎｏ ４ ｌ２ ． Ｄｅ ｃ．， ０１ ２ ０
２１ ０ ０年 ｌ ２月
Ｇ ＡＳ ＴＵＲ ＢＩ Ｅ Ｎ ＴＥＣＨ Ｎ ｏ Ｌｏ ＧＹ
整 体 煤 气 化 湿 化 燃 气 轮 机 循 环 热 力 性 能 分 析
庄 晓 杰 张 士 杰 肖云 汉 一， ，
时 期 内将 难 以改 变 。发 展 清 洁、 效 的整 体煤 气 化 高
联合 循环 （ｎｅｒｔ ａｉｃｔ ｎＣ ｍ ｉｅ ｙｌ ， Ｉｔ ａｅ Ｇ ｓｉ ｉ ｏ ｂｎ ｄＣ ｃ 简 ｇ ｄ ｆａｏ ｅ 称 Ｉ Ｃ ） 我 国能源 的可持 续 发展具 有重要 的 战略 Ｇ Ｃ对
意 义 ¨。
文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ９— ８９ ２ １ ）４— ０ １ ７ １０ ２ ８ （０ ０ ０ ０ ０ —０
中 图分 类 号 ：Ｍ １ ． １ Ｔ ６ １３
我 国 以煤 为 主的能源 结构 在 以后 相 当长 的一 段
建 （ 之 为 Ｌ Ｔ Ｃ Ｃ ｍ ｉｅ 称 Ｏ ＨＥ Ｏ， Ｏ ｂｎ ｄ—ｃｃｅｐ ｗ ｒ ｌｎ ｙｌ ｏ ｅ ａ ｔ ｐ
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目前 Ｉ Ｃ Ｇ Ｃ电站 中燃气 轮 机燃 烧 室 均采 用 扩 散 燃 烧方 式 。为降低 Ｎ 排 放 ， Ｏ 可对燃 料 或空 气 采用 湿化处 理 方 式 Ｌ 。燃 料 湿 化 所 需 的水 蒸 汽 稀 释 量 ２ Ｊ 是 较大 的 ， 求较 高 的燃 料 湿化 程 度 ｊ 要 。而 随 燃 料 气 加湿 程度 的增加 ， 需 系统 内的 热水 量 和 温 度都 所 会 提高 ， 系统 效率 会受 到影 响 。 空气 湿化 由于空气 流量 大 ， 压力 较燃 料低 ， 空气
机循环中。基 于水煤浆激 冷或废锅流程气化炉 ， 构建 了多种整体煤气 化湿化燃气轮机循环并 分析 了其热力性
能。研究表明 ： 燃料湿化循环系统效率较 高 ； 空气湿化循环燃气 轮机 比功较大 ； 论采用何种湿 化方式 ， 无 废锅
流 程 循 环 系 统效 率都 要 高 于激 冷流 程 ； 汽底 循 环 保 留 的 空 气 湿 化 循 环 系 统 具 有 利 用 系 统 外 部 中低 品 位 热 蒸 量、 幅提高系统效率的潜力。 大 关 键 词 ： 体 煤 气 化 联 合循 环 （Ｇ Ｃ ； 化 燃 气 轮 机 循 环 ； 煤 浆 气 化炉 ； 力 性 能 整 ＩＣ ）湿 水 热
量 的普通 联 合 循 环 的 ４ 一 ２ ； 结 构 稍 加 改 动 ， ３，５ ％ 对 即可利用 现有 燃 烧 天 然 气 的燃 气 轮 机 ¨ 。如 把 这
种循 环形 式推 广到 Ｉ Ｃ Ｇ Ｃ中 ， 同样 具有 回收 Ｉ Ｃ 应 ＧＣ
系统 内的 中低 品位 热量并 降低 Ｎ 排放 的效果 。 Ｏ