【摘要】：目前,生物質(zhì)發(fā)電主要采用生物質(zhì)直燃技術(shù)生產(chǎn)蒸汽、驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)來發(fā)電。利用生物質(zhì)氣化技術(shù)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可燃的生物質(zhì)氣化氣,不但可以采用內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)等多種發(fā)電設(shè)備和發(fā)電方式,而且比生物質(zhì)直燃技術(shù)更環(huán)保。本文通過對生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行全面分析,分別選取燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)建立了六種生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案,采用Cycle-Tempo熱力學(xué)仿真軟件,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等三個(gè)方面對六種方案進(jìn)行對比分析,為優(yōu)化生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)提供參考。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。一方面要考慮生物質(zhì)氣化氣熱值低、灰塵多、焦油多和氣體溫度高等特點(diǎn);另一方面要考慮內(nèi)燃機(jī)、蒸汽輪機(jī)等不同發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。對生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行對比分析,討論不同發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備對生物質(zhì)氣化氣的要求,然后選取燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)兩種發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備,構(gòu)建了六種生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案。(2)生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的建模與仿真。針對所構(gòu)建的六種生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案,應(yīng)用Cycle-Tempo熱力學(xué)仿真軟件,建立了六個(gè)生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)例模型。以生物質(zhì)氣化設(shè)備為例,驗(yàn)證Cycle-Tempo軟件搭建生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。通過Cycle-Tempo熱力學(xué)仿真計(jì)算,得到六個(gè)生物質(zhì)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(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)。從能源梯級利用的角度出發(fā),對生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的主要評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了深入的研究分析;從技術(shù)評價(jià)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)和環(huán)境評價(jià)指標(biāo)三方面分析了六個(gè)生物質(zhì)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(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在上述仿真研究的基礎(chǔ)上,對生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),對生物氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的生物質(zhì)原料消耗量進(jìn)行計(jì)算,對燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)和ORC螺桿膨脹發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行選型,配置與燃?xì)廨啓C(jī)的燃?xì)庀牧肯嗥ヅ涞纳镔|(zhì)氣化爐,計(jì)算生物質(zhì)氣化爐的容量和進(jìn)風(fēng)量,為了使余熱得到充分的利用,匹配生物質(zhì)燃料烘干系統(tǒng),完成生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),為校企合作項(xiàng)目提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM611;TK6
【圖文】：

圖 1-3 燃?xì)廨啓C(jī)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?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)由燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、換熱器、泵、換熱器等其他換熱設(shè)備組成。通過設(shè)定系統(tǒng)中每個(gè)設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，對系統(tǒng)進(jìn)行模擬，即可得到系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備的熱力參數(shù)。因此，選取 Cycle-Tempo 軟件適用于模擬由多種設(shè)備模塊連接而成的復(fù)雜系統(tǒng)。1.5 本文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)本文從生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方案分析、方案的設(shè)計(jì)、方案的熱力學(xué)建模、方案的評價(jià)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研究。首先，對生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行研究，考慮不同發(fā)動(dòng)機(jī)對生物質(zhì)氣化氣的要求，分析不同發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備的特點(diǎn)。選取燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)兩種發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，并以熱力學(xué)仿真軟件 Cycle-Tempo 為基本工具，建立生物質(zhì)氣化熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不同方案的熱力學(xué)物理模型，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等指標(biāo)對方案進(jìn)行對比評價(jià)。最后

圖 3-1 生物質(zhì)氣化設(shè)備 Cycle-Tempo 模型Fig.3-1 Cycle-Tempo model of biomass gasification equipment3.1.2 生物質(zhì)氣化設(shè)備模型的驗(yàn)證為了驗(yàn)證所建立的生物質(zhì)氣化設(shè)備 Cycle-Tempo 模型，參考文獻(xiàn)[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(zhì)氣化設(shè)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(zhì)氣化氣的成分，采用概算的方法，生物質(zhì)氣化氣的熱值為[40]：（3.1）式中， —生物質(zhì)氣化氣的熱值，MJ/Nm3； 、 、 —生物質(zhì)氣化氣中各氣體的體積分?jǐn)?shù)，%。根據(jù)表 3-2 數(shù)據(jù)，可得到生物質(zhì)氣化氣的熱值為

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

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本文編號：2788740