生物质气化热电联产系统的仿真与设计

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）生物质气化热电联产系统的仿真与设计林显纳二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501099广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）生物质气化热电联产系统的仿真与设计林显纳指导教师姓名、职称：吴永明教授学科(专业)或领域名称：机械工程学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：2018年5月ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster(MasterofEngineeringScience)SimulationandDesigno

2、fBiomassGasificationCombinedHeatandPowerSystemCandidate:LinXiannaSupervisor:Prof.WuYongmingMay2018SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要目前，生物质发电主要采用生物质直燃技术生产蒸汽、驱动蒸汽轮机来发电。利用生物质气化技术将生物质转化为可燃的生物质气化气，不但可以采用内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机等多种发电设备和发电方式，而

3、且比生物质直燃技术更环保。本文通过对生物质气化发电系统的发电设备进行全面分析，分别选取燃气轮机和蒸汽轮机建立了六种生物质气化热电联产系统方案，采用Cycle-Tempo热力学仿真软件，从技术、经济和环境等三个方面对六种方案进行对比分析，为优化生物质气化热电联产系统的工程设计提供参考。本文的主要研究内容如下：（1）生物质气化热电联产系统的方案设计。一方面要考虑生物质气化气热值低、灰尘多、焦油多和气体温度高等特点；另一方面要考虑内燃机、蒸汽轮机等不同发动机的要求。对生物质气化热电联产技术和常规热电联产技术进行对比分析，讨论不同发动机设备对生物质气化气的要求，然后选取燃气轮机和蒸汽轮机两种发动机

4、设备，构建了六种生物质气化热电联产系统方案。（2）生物质气化热电联产系统方案的建模与仿真。针对所构建的六种生物质气化热电联产系统方案，应用Cycle-Tempo热力学仿真软件，建立了六个生物质气化热电联产系统的实例模型。以生物质气化设备为例，验证Cycle-Tempo软件搭建生物质气化热电联产系统的准确性。通过Cycle-Tempo热力学仿真计算，得到六个生物质气化热电联产系统方案的发电效率和热效率。（3）生物质气化热电联产系统的技术经济性评价。从能源梯级利用的角度出发，对生物质气化热电联产系统的主要评价指标进行了深入的研究分析；从技术评价指标、经济评价指标和环境评价指标三方面分析了六个生

5、物质气化热电联产系统的优劣，最后选取一种较优的系统。（4）生物质气化热电联产系统的设计。在上述仿真研究的基础上，对生物质气化热电联产系统进行设计，对生物气化热电联产系统的生物质原料消耗量进行计算，对燃气轮机发电系统和ORC螺杆膨胀发电系统的设备进行选型，配置与燃气轮机的燃气消耗量相匹配的生物质气化炉，计算生物质气化炉的容量和进风量，为了使I广东工业大学硕士学位论文余热得到充分的利用，匹配生物质燃料烘干系统，完成生物质气化热电联产系统的设计，为校企合作项目提供技术支持。关键词:生物质气化；热电联产系统；Cycle-Tempo；仿真；热力学性能分析IIABSTRACTABSTRACTAtpre

6、sent,biomasspowergenerationmainlyusesbiomassdirectcombustiontechnologytoproducesteamanddrivesteamturbinetogenerateelectricity.Biomassgasificationtechnologyisusedtoconvertbiomassintobiomassgasificationgas.Itnotonlycanuseinternalcombustionengines,gasturbines,steamturbinesandotherpowergenerationequip

7、mentsorpowergenerationmethods,butalsobemoreenvironmentallyfriendlythandirectcombustiontechnology.Inthispaper,throughthecomprehensiveanalysisofthepowergenerationequipmentsofthebiomassgasificationpowergenerationsys