含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。

整体煤气化燃料电池联合发电(IGFC)技术研究进展

整体煤气化燃料电池联合发电技术(IGFC)是一种新型煤基洁净高效发电技术,不考虑热电联供的情况下,发电效率达60%以上,可有效控制污染物的排放,为CO_(2)捕集和回收创造了条件,可实现CO_(2)的近零排放。IGFC系统一般由煤气化净化、燃料电池发电、余热回收及CO_(2)捕集和封存等子系统构成,其中燃料电池发电技术是制约IGFC发展的关键技术。固体氧化物燃料电池(SOFC)及熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)是适配IGFC系统的2种燃料电池技术,其中SOFC在生产成本及发电效率方面更具优越性。2017年国家能源集团牵头,联合中国矿业大学(北京)、北京低碳清洁能源研究院、华能清洁能源技术研究院、清华大学等,在国家重点研发计划项目支持下承担了开发100 kW级SOFC和MCFC发电单元,建成MW_(th)级CO_(2)近零排放的IGFC示范工程任务,项目成果推动了我国IGFC系统从基础技术研发向产业化迈进的步伐。

整体煤气化燃料电池发电系统构建及模拟优化研究

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)发电技术是一种清洁、高效、绿色的煤基发电技术,可以与CO_(2)捕集技术高效结合,实现CO_(2)近零排放。为实现对IGFC系统的高效模拟与计算分析,基于利用固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)的百MW级IGFC系统流程,在Aspen Plus软件上建立模拟仿真模型。以操作温度800℃、操作压力1.5MPa、燃料利用率80%、阴极空气循环比例0.5、阴极空气利用率12.5%为燃料电池单元的典型操作条件进行模拟,实现了46.24%的系统净发电效率,并对系统中各单元的出力、耗能情况进行分析。进一步,针对阴极空气循环比例、燃料利用率、燃料电池操作温度、阴极空气利用率等关键控制参数进行敏感性分析,研究其对系统效率和系统各单元出力、耗能的影响作用规律。结果可为进一步提高IGFC系统性能提供指导建议。

整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产系统运行特性

基于实际煤化工系统,开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、燃气透平耦合技术研究是加快IGFC工程化及商业化发展的新思路。选取山东能源集团旗下内蒙古荣信化工多喷嘴对置式水煤浆气化生产甲醇系统,借助化工流程分析软件Aspen Plus开展煤气化化工与固体氧化物燃料电池、透平工艺流程构建,通过仿真计算研究运行参数对整体煤气化燃料电池发电与甲醇联产(IGFC-CMP)系统的影响,并对典型条件下系统化工品产出、电力和热力出力进行分析。在此基础上分析气化炉关键参数对各关键部件出力、效率及其他运行参数的影响。结果表明,甲醇生产装置联合燃料电池发电,使系统整体效率由57.71%提高至59.22%,说明新系统在能源利用效率方面具有优越性。水煤浆浓度由55%提升至60%时,对燃料电池功率和效率影响最大,对整体效率提升较小。燃料电池效率由42.46%提升至68.42%,功率由2.65 MW提升至4.22 MW,透平1功率由6.23 MW提升至6.56 MW。抽气占比由0提升至51.59%时,由于抽气量相对合成气总量不到2%,因此对甲醇产量影响较小,整体效率由59.20%提升至60.70%。通过抽取部分净化气实现“化工品-热-电”供给调节可行,建议通过设置并联备用机组实现发电机组扩容,以减少运行调控难度及维持燃料电池高效率。通过对原甲醇生产系统的优化设计,不仅提高了系统整体能效,也实现了从单一输出化工品、余热到“化工品-热-电”联供的转变,为缓解化工系统生产用电压力,优化产品多样性和经济性提供新思路。

快速热裂解半焦作为粉煤锅炉及气化燃料的研究

用微分固定床反应器研究了云南先锋褐煤快速热裂解半焦和原煤的氧化和水蒸汽气化反应动力学,获得了动力学参数,并对动力学规律进行了讨论。还采用TG技术和自行设计的颗粒下落管式燃烧炉进一步探索了这种半焦作为粉煤锅炉燃料的可行性。

废材气化燃料的制取和利用(一)

绪论苏联的木材储量居世界首位,其年采伐量约4亿立方米。在木材采伐和加工过程中将产生1亿到1.7亿立方米的废材。显然,合理利用木材才能够充分保证苏联发展国民经济所需的木材及燃料。在1984年,林业、木材加工和纸浆造纸工业的燃料需要量为2840万吨标准燃料,折合含水率为25%的木质燃料(烧材)。

大力发展代用燃料汽车保护生态环境——记’98上海汽车气化燃料技术安全设备国际研讨会(一)

由于能源紧缺、污染严重,1997年经国务院同意,由13个部委成立了国家燃气汽车工作协调领导小组,提出了要根据当地气化燃料资源情况来开发代用燃料汽车,并以城市公共汽车和出租车作为推广代用燃料汽车的潜在用户,以双燃料汽车作为重点,支持以国内大型骨干汽车制造厂进行代用燃料汽车的开发和生产。 由于我国代用燃料汽车发展较晚,再加上我国还未制订代用燃料汽车的系列标准、法规和优惠政策。所以除部分地区发展较早外,很多省、市还处于代用燃料汽车研究和试验阶段。从90年代开始,我国加快了代用燃料汽车的研究和开发。

98上海汽车气化燃料技术安全设备国际研讨会召开

由国家科委工业司、建设部城建司、中国城市煤气协会、上海市建委、上海市科委、上海市燃气管理处等单位支持和主办的“98上海汽车气化燃料技术安全设备国际研讨会”于1998年4月8日～10日在上海召开。有关领导和专家就世界和中国LPG(汽车液化石油气)的现状和今后发展趋势进行了研讨。“绿色汽车”热正在逐渐升温。

以气化煤气为燃料的固体氧化物燃料电池热电联供系统设计

煤炭在相当长一段时间内仍将是我国的主要能源,提高其利用效率对减碳具有重要意义;固体氧化物燃料电池(SOFC)是最高效的能量转化装置,二者结合将实现煤炭资源的最大化利用,助力新老能源的平稳过渡。但传统煤炭气化工厂产出的煤气中灰分、硫等杂质含量高,不能直接作为SOFC燃料,针对煤炭气化和净化过程以及燃料电池发电和热回收系统进行设计与模拟。使用Aspen Plus软件建立煤炭裂解、煤炭气化、煤炭净化、煤气冷却热回收、SOFC发电、尾气燃烧、蒸汽轮机发电、热水供应模块,使用软件内置Fortran模块对煤炭气化和SOFC发电的电化学过程进行建模,最终得到一种适合固体氧化物燃料电池的煤炭气化模块,气化效率为70.1%,该煤气主要含58%CO、32%H_(2),可直接通入燃料电池进行发电。模拟结果显示,该系统在拟定工作条件下,SOFC净发电效率可达37.54%,热水效率为35.11%,系统总体能量利用率可达78.58%。经灵敏度分析发现,采用适当的燃料利用率和燃料流量可有效降低系统运行成本,空气过量比在可选择范围内尽量选大。可实现煤炭的绿色、清洁高效应用。对煤炭气化燃料电池发电技术热电联供系统(IGFC-CHP)的全部过程进行了模型搭建,对IGFC-CHP的实现具有借鉴意义。

秸秆成型燃料气化气作为车载燃料的试验研究

以改变进入气化炉空气的温度,从而改变当量比的方法研究了秸秆成型燃料气化产出气的成分变化规律。研究结果表明:气化气成分变化明显,热值大幅度提高,达到了改变气体成分的目的。初步研究了秸秆成型燃料气化气作为机动车燃料的适应性和动力性能,着重分析了尾气中CO,HC及NOx的排放规律及主要影响因素。研究结果表明:秸秆成型燃料气化气对汽车发动机有良好的适应性;尾气排放完全符合GB18285-2005的相关规定,其中,CO,HC的排放量仅为排放限值的5.56%和1.11%。

碳基固体氧化物燃料电池研究进展

随着人们对绿色能源和环境友好型社会需求的日益增长,先进能量转换装置或系统的研发亟待加速,而燃料电池系统被认为是最有希望的未来发电装置。在不同种类的燃料电池中,固体氧化物燃料电池(SOFCs)是一种清洁环保的发电装置,因其独特的多燃料运行能力及能量转化效率高等优点而前景广阔。然而,传统使用镍-金属陶瓷阳极的SOFCs,在碳氢化合物燃料下运行时,由于燃料的不完全氧化会使阳极产生积碳,从而导致电池性能下降。讨论了碳基SOFC中碳沉积机理和解决阳极积碳的策略,重点介绍了目前广泛研究的具有混合离子-电子导体的双金属-金属陶瓷材料的种类以及研究进展,并总结了双金属-金属陶瓷材料的抗积碳机理,主要表现为降低阳极表面的碳沉积速率以及加速积碳的去除。还介绍了在还原性气氛中,钙钛矿材料中纳米粒子原位偏析的原理,并讨论了原位偏析所形成的纳米颗粒以及其与钙钛矿主体所形成的金属氧化物异质结构在抗积碳阳极中的应用。此外,还探究了多层阳极和单原子催化剂阳极在中温SOFCs中的应用。在燃料电池技术巨大进步的推动下,人们对可用于固定式发电的集成煤气化的燃料电池发电系统(IGFCs)产生了新的兴趣,该系统对于实现煤炭的清洁高效利用具有重要意义,该技术的关键依托于SOFCs的成熟度。最后,总结并指出了碳基SOFCs未来的一些研究方向。

固体燃料气化催化剂研究现状及展望

固体燃料气化技术是当今能源领域的热点之一,而该技术的关键在于催化剂。本文论述了固体燃料气化催化剂的分类,各类催化剂对固体燃料催化气化的影响,各类催化剂在经济性与活性等方面的优缺点。讨论了固体燃料气化催化剂的研究方向,提出了可弃催化剂与复合催化剂串联分步气化的设想。

新型生物质燃料气化环保节能工业锅炉研究

伴随着能源的短缺,节能环保理念在社会生产的各个领域中得以应用。生物质能源是可再生能源的重要组成部分,其应用广泛,成本低,充分的利用生物质燃抖,能够有效的缓解能源紧张的问题。随着科技逐渐发展,新型的生物质燃料气化环保节能工业锅炉的研发,将生物质的燃烧率提升,是一种科学环保的锅妒。基于此,在本文中对新型的生物质燃料气化环保节能工业锅炉进行研究。

整体煤气化固体氧化物燃料电池并网测试系统设计

整体煤气化固体氧化物燃料电池(integrated gasification solid oxide fuel cellI,IG-SOFC)发电系统,利用煤气化合成气作为SOFC燃料,可以实现煤发电的近零排放,是一种非常有前景的清洁煤电技术,尤其契合我国以煤为主的资源秉性。提出一种IG-SOFC并网发电测试系统设计方案,搭建了可实现“并网测试模式”及“并网发电模式”实时切换的SOFC并网发电系统测试平台。基于自主研发的5 kW级SOFC堆塔模块,在煤制合成气作为燃料的条件下进行了实验测试,以验证系统设计方案的可行性和有效性。根据实验测试结果,SOFC堆塔发电功率达到4.5 kW时,并网功率为4.25 kW,堆塔电效率55.1%,发电系统电效率为52.0%,逆变效率约为94.5%。最后,通过“并网测试”模式下168 h长周期测试,验证了系统长周期运行的稳定性。

城镇燃料气化方案选择论述

城镇燃料气化问题,是当今城镇现代化建设发展、提高人们生活质量、减少大气污染、改善环境卫生等至关重要的大问题。倘若一个城镇未能实现燃料气化,即如照明没有电灯一般,是十分落后的,决不可能进入文明先进城镇的行列。但由于各城镇地理资源和环境条件之不同,城镇燃料气化有多种不同的途径和方案。如何选择经济、科学、先进、合适的城镇燃料气化方案,乃是一个需要很好决策的问题。

一种复合载氧体、制备方法及其在固体燃料气化中的应用

本发明提供了一种复合载氧体、制备方法及其在固体燃料气化中的应用,属于能源化工技术领域。复合载氧体为氧化铜负载的橄榄石,氧化铜占橄榄石质量的5%~30%。所述方法利用载氧体循环传递氧和热,利用吸收剂循环除去二氧化碳并脱硫,同时实现原料气化和产气净化。此外,锻烧反应器和空气反应器串联,载氧体氧化再生/残余燃料燃烧产生的热量用以实现吸收剂的锻烧再生。所制载氧体具有成本低、活性高、抗磨损性能好、循环稳定性高、抗烧结能力强的优点;通过双循环装置同时实现原料的气化和产气的净化,结构简单,易于控制,能量利用率高,产气质量好,环境污染少。

生物质燃料气化燃气炉前景及开发

生物质燃料经过气化炉气化，产生燃气，可以减少污染，保护环境，同时又获得了清洁的能源，这是个双赢的工程。本文主要介绍其气化的原理和结构作一简单介绍。

新型液体燃料气化灶

新型液体燃料是采用独特的科学配方，把几种很普通的化工原料加入少量的添加剂和水巧妙配制而成。经灶内燃烧器气化后就像液化气一样的燃烧，达到高效节能效果。与之配套的灶具设计合理，制作容易。采取水平供料和电子脉冲点火一次完成，循环燃烧与多层汽化同步进行的方式，使操作十分方便。该产品还具有以下特点：