【摘要】：目前,生物質發(fā)電主要采用生物質直燃技術生產(chǎn)蒸汽、驅動蒸汽輪機來發(fā)電。利用生物質氣化技術將生物質轉化為可燃的生物質氣化氣,不但可以采用內燃機、燃氣輪機、蒸汽輪機等多種發(fā)電設備和發(fā)電方式,而且比生物質直燃技術更環(huán)保。本文通過對生物質氣化發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設備進行全面分析,分別選取燃氣輪機和蒸汽輪機建立了六種生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案,采用Cycle-Tempo熱力學仿真軟件,從技術、經(jīng)濟和環(huán)境等三個方面對六種方案進行對比分析,為優(yōu)化生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工程設計提供參考。本文的主要研究內容如下:(1)生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方案設計。一方面要考慮生物質氣化氣熱值低、灰塵多、焦油多和氣體溫度高等特點;另一方面要考慮內燃機、蒸汽輪機等不同發(fā)動機的要求。對生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術和常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)技術進行對比分析,討論不同發(fā)動機設備對生物質氣化氣的要求,然后選取燃氣輪機和蒸汽輪機兩種發(fā)動機設備,構建了六種生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案。(2)生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的建模與仿真。針對所構建的六種生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案,應用Cycle-Tempo熱力學仿真軟件,建立了六個生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實例模型。以生物質氣化設備為例,驗證Cycle-Tempo軟件搭建生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的準確性。通過Cycle-Tempo熱力學仿真計算,得到六個生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的發(fā)電效率和熱效率。(3)生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的技術經(jīng)濟性評價。從能源梯級利用的角度出發(fā),對生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的主要評價指標進行了深入的研究分析;從技術評價指標、經(jīng)濟評價指標和環(huán)境評價指標三方面分析了六個生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)劣,最后選取一種較優(yōu)的系統(tǒng)。(4)生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設計。在上述仿真研究的基礎上,對生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行設計,對生物氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的生物質原料消耗量進行計算,對燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)和ORC螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)的設備進行選型,配置與燃氣輪機的燃氣消耗量相匹配的生物質氣化爐,計算生物質氣化爐的容量和進風量,為了使余熱得到充分的利用,匹配生物質燃料烘干系統(tǒng),完成生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設計,為校企合作項目提供技術支持。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM611;TK6
【圖文】：

圖 1-3 燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)Fig.1-3 Cycle-Tempo model of GT CHP system圖1-3是通過Cycle-Tempo軟件建立的燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)由燃氣輪機、余熱鍋爐、換熱器、泵、換熱器等其他換熱設備組成。通過設定系統(tǒng)中每個設備的結構參數(shù)和運行參數(shù)，對系統(tǒng)進行模擬，即可得到系統(tǒng)各個設備的熱力參數(shù)。因此，選取 Cycle-Tempo 軟件適用于模擬由多種設備模塊連接而成的復雜系統(tǒng)。1.5 本文主要研究內容及結構本文從生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方案分析、方案的設計、方案的熱力學建模、方案的評價分析和系統(tǒng)設計等方面進行研究。首先，對生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的技術方案進行研究，考慮不同發(fā)動機對生物質氣化氣的要求，分析不同發(fā)動機設備的特點。選取燃氣輪機和蒸汽輪機兩種發(fā)動機進行生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案設計，并以熱力學仿真軟件 Cycle-Tempo 為基本工具，建立生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不同方案的熱力學物理模型，通過技術、經(jīng)濟和環(huán)境等指標對方案進行對比評價。最后

圖 3-1 生物質氣化設備 Cycle-Tempo 模型Fig.3-1 Cycle-Tempo model of biomass gasification equipment3.1.2 生物質氣化設備模型的驗證為了驗證所建立的生物質氣化設備 Cycle-Tempo 模型，參考文獻[39]的原料成分，元素分析如表 3-2 所示。稻殼的低位熱值為 14144 kJ/kg，稻殼輸入值為 1400 kg/h。通過 Cycle-Tempo 模擬，可得到生物質氣化設備 Cycle-Tempo 模型輸出的生物值氣化氣的成分，如表 3-3 所示，通過生物質氣化氣的成分，采用概算的方法，生物質氣化氣的熱值為[40]：（3.1）式中， —生物質氣化氣的熱值，MJ/Nm3； 、 、 —生物質氣化氣中各氣體的體積分數(shù)，%。根據(jù)表 3-2 數(shù)據(jù)，可得到生物質氣化氣的熱值為

第三章 六種生物質氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的仿真分析側換熱器進行換熱，對用戶供應 60℃的熱水。余熱鍋爐排除的煙氣在 160℃左右，串聯(lián)生物質燃料烘干系統(tǒng)，采用空氣對煙氣進行降溫，獲得 65~75℃的煙氣，利用煙氣對生物質原料進行干燥，不但有利于提高生物質氣化強度，也使系統(tǒng)能夠適應高含水率的生物質原料，提高系統(tǒng)的總熱效率。

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本文編號：2788740