igcc系统气化炉与回热器的数值优化

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1、上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：沈玲玲日期：2009年2月2日1上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国

2、家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密√。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：沈玲玲指导教师签名：姜秀民日期：2009年2月2日日期：2009年2月2日2上海交通大学硕士学位论文第一章绪论1.1课题研究的背景目前全球的化石燃料(煤炭、石油、天然气)面临枯竭，而全球一次能源消费总量的85%都来自

3、化石燃料，可再生能源(太阳能、风力、地热、潮汐、垃圾和生物能等)虽然具备环保、可再生等优点，但由于技术开发限制，短期内无法达[1~3]到生产的飞跃，因此仅占到全球能源供应量的0.30%。显然，由当今化石燃料为主，水力和核能为辅的“旧能源”时代过渡到“取之不尽”的可再生的“新能源”时代不是一蹴而就的，中间存在一个青黄不接、险象环生的“能源断层”阶段，从现在算起，历时恐怕不止百年。从现在的能源可探明储量以及已存在的能源开发利用技术水平来看，我们在“能源断层”时代可以依靠的两大支柱是煤炭和核能。石油、天然气寿限将

4、至，煤炭仍有两百年以上的储量；常规的裂变型[4~5]核电站所需的铀原料也可供应百年以上。因此如果人类能善用煤炭和核能，则有百年以上的裕度完成能源的过渡时期。但是，煤炭利用过程中排放的污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物、有毒金属化合物、温室气体等，正在急剧破坏地球的生态平衡和人类自身的生存环境。发达国家在前期经济增长阶段大量使用能源，导致环境恶化。世界气象组织发布的温室气体公报称，2006年全球大气二氧化碳平均浓度为381.2ppm，比2005年又升了0.53%。近几十年来，人们逐步意识到环境恶化

5、对于自身可持续发展所带来的严重后果，转而以提高能源质量为主，环保要求日趋严格。而整体煤气化联合循环(简称IGCC)发电技术可以解决上面的顾虑，一方面它具有联合循环的高效率，随着燃气初温的进一步提高和其他有关的技术进步，[5]IGCC的净效率很可能达到50%或更高；另一方面它又可以解决燃煤发电带来的环境污染问题，粉尘排放几乎为零，NOX和SO2的排放也远低于环境污染排放标[6]准(所有污染排放物只有美国国家环保(NSPS)标准的10%~50%)，脱硫率≧98%，除氮率可达90%，当前NOx可减到约15mg/k

6、g，不久预期可小于10mg/kg。随着节能和环保要求的日益严格，将IGCC发电与煤化工结合，联产燃料或甲醇等化工产品，势必成为未来能源化工基地发展的重要方向。所以说IGCC将成为国际上洁净煤发电技术的主流，以便更好地适应21世纪电力发展的需要。中国以煤炭为主的能源格局和可持续发展战略决定了中国需要发展IGCC。由华能集团联合大唐集团、华电集团公司、国电集团公司、中国电力投资集团、神华集团、国家开发投资公司、中国中煤能源集团公司等联合发起的绿色煤电项目为IGCC的规模化发展拉开了序幕，而兖矿集团的IGCC煤化

7、工多联产示范项目已经得到了工业化和商业化验证；神华集团、兖矿集团、山西潞安等已经取得实质性进展；上海华谊与神华宁煤等企业也开始进行IGCC联产大规模甲醇的前期工作。面对日趋严峻的经济环境，中国政府明确要求加大投资，扩大内需，促进增1上海交通大学硕士学位论文长，其中节能减排工程建设更是投资重点。中国IGCC多联产高峰论坛将于2009年3月在上海浦东召开。我们应该借鉴国内外IGCC技术与项目运营经验，顺应宏观政策和行业趋势，整合电力与煤化工优势，共同开拓适合中国的替代能源之路[7~8]。1.1.1国外IGCC发

8、展现状现在世界各国都已经认识到煤炭资源的可持续综合利用是实现能源系统可持续发展的关键，很多国家都制定了有关的研究发展计划，投入大量资金进行这方面的研究。1.1.1.1国外IGCC发展阶段1972年，在西德建立了世界上第一座IGCC装置，容量170MW。由于鲁奇炉的运行状况不佳，加上煤气中含有较多的煤焦油和酚，难以处理，最终该示范工程被迫停运，作为IGCC的先驱，开创了洁净煤发电技术的新时代。此后，许多国家纷纷建立