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书书书 4 4 1 1 2 0 1 01 1 J O U R N A LO FX I ′ A NJ I A O T O N GUN I V E R S I T Y V o l . 4 4 № 1 1 N o v . 2 0 1 0 2 0 1 0 0 1 2 5 . (1 9 8 3 -) ,,;() ,, . (2 0 0 6 A A 0 5 A 1 0 9). 1 ,2,1,1,1 ( 1 .,1 0 0 1 9 0,;2 .,1 0 0 0 4 9,) P G 9 3 5 1 F A(I G C C) ,.I G C C, ,N O 狓. ,4. 1 0 0℃,6 . 5M J/m 3 , 1 0 %;, ,4 2 . 3 %. ;;; TM 6 1 1 . 3 1 A 0 2 5 3 9 8 7 X(2 0 1 0)1 1 0 0 7 1 0 6 犗 狆 狋 犻 狅 狀 狊 狅 犳犆 狅 狅 犾 犻 狀 犵犚 犪 狑犛 狔 狀 犵 犪 狊狑 犺 犲 狀犚 犲 狋 狉 狅 犳 犻 狋 狋 犻 狀 犵犖 犌 犆 犆狋 狅 犐 犌 犆 犆 Z HO UX i a n 1,2,WA N GB o1,Z HA N GS h i j i e1,X I A OY u n h a n1 (1 . K e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dE n e r g ya n dP o w e r,C h i n e s eA c a d e m yo f S c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 1 9 0,C h i n a; 2 . G r a d u a t eU n i v e r s i t yo fC h i n e s eA c a d e m yo f S c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 0 4 9,C h i n a) 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋T h eo p t i o n so f c o o l i n gr a ws y n g a sw h e nr e t r o f i t t i n gP G 9 3 5 1 F An a t u r a lg a sc o m b i n e d c y c l e(N G C C)t oa n i n t e g r a t e dg a s i f i c a t i o nc o m b i n e dc y c l e(I G C C)p o w e rp l a n tw e r ed i s c u s s e d . T h ew a y so f a d o p t i n g t h eb y p r o d u c t s t e a mr e s u l t i n g f r o mr a ws y n g a s c o o l i n gp r o c e s sw e r ea n a l y z e d . At r a n s p o r t g a s i f i e rw a s a p p l i e d t o t h e r e t r o f i t t e dp o w e r p l a n t a s t h e s o u r c e o f s y n g a s . T h e s u r g em a r g i n,m a x i m u mp o w e r o u t p u t,a n dN O狓e m i s s i o n c o n s t r a i n tw e r e c o n s i d e r e d i nm o d e l i n g t h eo f f d e s i g nb e h a v i o ro fP G 9 3 5 1 F Ag a s t u r b i n e . F o u r r e t r o f i t t i n gc a s e sw e r ed i s c u s s e do nt h e b a s i so f o p t i o n so f c o o l i n gr a ws y n g a s a n dw a y so f a d o p t i n gb y p r o d u c t s t e a m. T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h eg a s t u r b i n e c o u l d c o n s u m e t h e s y n g a sw i t ha l o w e r h e a t i n gv a l u e o f 6 . 5M J/m 3w h i l e t h e c o m p r e s s o r s u r g em a r g i nc o u l dd e c r e a s eb yo n l yl e s st h a n1 0 % w h e n犜3d e c r e a s e db y1 0 0℃. M o r e o v e r,a p p l y i n g t h e t o t a l h e a t r e c o v e r ym e t h o dt oc o o l s y n g a sa n das a t u r a t e ds t e a mt u r b i n e t oa d o p t t h eb y p r o d u c t s t e a mc o u l d l e a d t oan e t e f f i c i e n c yo f 4 2 . 3 %,t h eh i g h e s t i n f o u r r e t r o f i t t i n gc a s e s . 犓 犲 狔 狑 狅 狉 犱 狊I G C C;r e t r o f i t;c o o l i n gr a ws y n g a s;t r a n s p o r t g a s i f i e r (I G C C) 、 .,I G C C ,. h t t p ∥w w w.j d x b . c n ,I G C C. ,“” , 20 0 0k W ,, . , I G C C, ,I G C C , . , ,、 , 、、[ 1], . 、、, ., .K B R ,(1 0 0t/d) , HR LB H E L ,I G C C. “”8 6 3 I G C C. ,I G C C ,[2] I G C C. P G 9 3 5 1 F A I G C C , . 1 G EP G 9 3 5 1 F A 2 5 5 . 6MW,1 5 . 3,6 0 8 ℃,3 6 . 9 %, , 5 6 . 1 9 %[ 3]. I G C C 1[ 4]. 3M P a, 10 5 0℃, , 9 5 %.,, . .、 ,3 8℃,NH D . . , ,, I G C C., ,. I G C C , ,, [ 2]. ,. ①~⑨I G C C 1 I G C C 27 4 4 h t t p ∥w w w.j d x b . c n I G C C , ,, I G C C 、, 、. 、 3., . .,. ., ., . ,. ,, I G C C[ 5]. , 7 0 0℃,. 7 0 0℃ ,. . ,, 、. . , ,. ,4 (2) ,、, N O狓,P G 9 3 5 1 F A I G C C, .4 . ( 1), ,. ( 2), , ,. ( 3), . ( 4), ,. ( a)1 ( b)2 ( c)3 ( d)4 2 37 1 1 , h t t p ∥w w w.j d x b . c n 2 , ,G a t e C y c l e . ,, A s p e nP l u s. 2 1 , , . . 、. G a t e C y c l e9 F A . ,、、 ., , ,. ,F l u g e l[ 6]. , ,P G 9 3 5 1 F A2 8 6MW[ 5]. , ( I G V) ,,. I G V,. G a t e C y c l e9 F A 1 2 6 . 2 7 %, ,1 0 % ,1 0 %[ 3]. 2 2 犖 犗狓 , , ,N O 狓, .N2、H2OC O2. [ 7]N O狓 N O 狓, N O狓 l n(犈N O 狓)=0 . 0 0 25 8 犜o+0 . 0 0 69 4犜f- ( 1 5 . 1 7 03 1 φ( H2O)+1 4 . 8 7 44 5 φ( N2)+ 1 5 . 5 3 04 5 φ( C O2) ) 犈N O 狓N O 狓;犜o; 犜f, φ( H2O) 、 φ( N2) 、 φ( C O2) H2O、N2C O2. H2O,N O 狓. , .N O 狓, H2O. N O 狓8 0 m g /m 3( O21 6 %). 2 3 A s p e nP l u s . 、, . 2 4 I G C C , ,, ,1 0M P a ., , . 3 . 3 47 4 4 h t t p ∥w w w.j d x b . c n 2 5 , , ., ,. .. , .、 , 0 . 8 3,0 . 7 4 . 2 0k J/ k g ( ). NH D . 3 4 ,. , , ,4 , . 3 1 1, 、. 1 /m 3k m- 3 2 3 3 / k g k m- 3 7 6 7 /% 7 9 . 7 () /%7 8 . 7 /k Jm- 397 1 4 、 1k m 3( C O+H2+C H4) 、 . 3 2 , , . [ 3]. I G V 犜3. P G 9 3 5 1 F A 2. 2,I G V1 6 . 8 , 5 . 9 5 %, 6 . 3M J/m 3, 1 0 %.犜31 0 0℃, I G V、 6 . 5M J/m 3, 1 0 %. , . ,犜3, , ,犜3 ,. 2 P G 9 3 5 1 F A I G V、 犜3 /k Jm- 33 52 5 3 . 263 3 8 . 765 2 2 . 9 / k g h - 1 5 12 2 03 3 97 1 73 2 41 1 7 /MW 2 5 5 . 4 52 8 6 . 0 42 8 6 . 3 1 () /% 3 6 . 8 83 9 . 6 04 0 . 6 1 ()/% 3 5 . 6 33 6 . 6 33 6 . 2 4 /% 8 7 . 0 08 3 . 9 48 4 . 4 0 1 5 . 3 01 4 . 3 11 6 . 6 1 I G V/ ()01 6 . 7 6 90 11 . 0 5 951 /% 1 2 6 . 2 71 1 4 . 2 51 1 3 . 7 9 犜3/℃14 1 3 . 214 1 3 . 213 1 3 . 2 /℃ 6 0 8 . 36 5 4 . 35 6 6 . 7 /th - 1 23 1 7 . 622 3 9 . 825 5 3 . 6 , ,I G V ,, ,犜3 .犜3 . 3 3 , , .3 . 57 1 1 , h t t p ∥w w w.j d x b . c n 3 % - 2 . 0 35 . 4 56 . 9 1 (、、) (、、) (、、) - 1 . 5 7、- 0 . 6 9、6 . 1 6 - 5 . 6 3、- 5 . 6 7、1 . 4 91 . 1 9、0 . 4 9、5 . 7 6 (-) / 1 0 0 %., , ., 犜3, , ,, 5 5 . 7 6 %. 3 4 4, , 、, ,, 、.4 . 4 1234 /th - 1 1 5 2 . 81 5 2 . 81 5 2 . 91 5 2 . 9 /th - 1 6 . 41 6 . 01 5 . 41 6 . 4 /MW 2 8 6 . 3 1 2 8 6 . 3 1 2 8 6 . 2 9 2 8 6 . 3 3 /MW 1 3 8 . 5 7 1 3 8 . 5 7 1 3 8 . 5 5 1 3 8 . 5 7 /MW 1 4 . 3 43 8 . 2 007 . 7 2 /MW 2 8 . 6 82 8 . 6 82 8 . 7 02 8 . 7 0 /MW 1 3 . 2 81 3 . 9 91 2 . 8 51 3 . 0 8 /MW 3 9 7 . 2 6 4 2 0 . 4 1 3 8 3 . 3 0 3 9 0 . 8 4 /% 4 2 . 3 04 2 . 2 23 8 . 6 13 9 . 1 3 N O狓/ m g m- 3 8 08 08 08 0 , ,1 2., 12 ,2 , , I G C C. ,21. 13 3 . 6 9 %,4 3 . 1 7 %. ,,. ,,, C O2, [ 8]. , . I G C CN O狓 ., N O 狓 H2O,. I G C C[ 3], N O狓 ,.,4 N O狓8 0m g/m 3( O21 6 %). 4 P G 9 3 5 1 F A I G C C ,. ( 1)I G V1 6 . 8 ,5 . 9 5 % ,6 . 3 M J/m 3. 犜31 0 0℃, I G V、, 6 . 5M J/m 3. 1 0 %,. ( 2)、 、 0 . 0 8 %, 3 . 6 9 %, 3 . 1 7 %. [ 1] P I N K S T O NT,MO R T O N F .O r l a n d o g a s i f i c a t i o n p r o j e c td e m o n s t r a t i o no f a2 8 5MWc o a l b a s e dt r a n s p o r t g a s i f i e r[C]∥P r o c e e d i n g s o f t h e 3 1 s t I n t e r n a t i o n a lT e c h n i c a lC o n f e r e n c eo nC o a lU t i l i z a t i o na n dF u e l S y s t e m s .F l o r i d a,U S AD e p a r t m e n to fE n e r g y & C o a lT e c h n o l o g y A s s o c i a t i o no ft h e U n i t e dS t a t e s, 2 0 0 62 6 1 2 7 0 . 67 4 4 h t t p ∥w w w.j d x b . c n [ 2] G U T I E R R E ZJP,S U L L I V A NTB,F E L L E RGJ . T u r n i n g N G C Ci n t oI G C Cc y c l er e t r o f i t t i n gi s s u e s [C/C D]∥P r o c e e d i n g so ft h eA S M E T u r b oE x p o . N e wY o r k,U S AA S M E,2 0 0 6G T 2 0 0 6 8 8 1 1 2 . [ 3] .I G C C[D]. ,2 0 0 9 . [ 4] S H E L T O N W,L Y O N SJ .T r a n s p o r tg a s i f i e rI G C C b a s ec a s e s,P E D I G C C 9 8 0 0 6[R]. M o r g a n t o w n, WV,U S AN a t i o n a lE n e r g y T e c h n o l o g y L i b r a r y, 2 0 0 0 . [ 5] MA U R S T A DO. A no v e r v i e wo f c o a l b a s e d i n t e g r a t e d g a s i f i c a t i o nc o m b i n e dc y c l e(I G C C)t e c h n o l o g y,L F E E 2 0 0 5 0 0 2[R].C a m b r i d g e,MA,U S AM a s s a c h u s e t t s I n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y .L a b o r a t o r yf o rE n e r g y a n d t h eE n v i r o n m e n t,2 0 0 5 . [ 6] O R B A YRC,G E N R U P M,E R I K S S O N P,e ta l . O f f d e s i g np e r f o r m a n c e i n v e s t i g a t i o no fa l o wc a l o r i f i c v a l u eg a s f i r e dg e n e r i c t y p e s i n g l e s h a f t g a s t u r b i n e[C/ C D]∥P r o c e e d i n g so ft h eA S M ET u r b oE x p o .N e w Y o r k,U S AA S M E,2 0 0 7G T 2 0 0 7 2 7 9 3 6 . [ 7] B R D A RRD,J O N E SRM. G EI G C Ct e c h n o l o g ya n d e x p e r i e n c e w i t h a d v a n c e d g a st u r b i n e s,G E R 4 2 0 7 [R]. S c h e n e c t a d y,U S AG EP o w e rS y s t e m s,2 0 0 0 . [ 8] MA R T E L L IE,K R E U T ZT,C O N S O N N IS .C o m p a r i s o no f c o a l I G C Cw i t h a n dw i t h o u t C O2c a p t u r e a n d s t o r a g es h e l lg a s i f i c a t i o n w i t hs t a n d a r dv s .p a r t i a l w a t e r q u e n c h[J]. E n e r g yP r o c e d i a,2 0 0 9,1(1) 6 0 7 6 1 4 . ( ) 77 1 1 ,
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