IGCC系统性能分析及关键设备优化研究的开题报告开题报告一、研究背景和意义随着环保和能源安全的重要性日益凸显，煤炭等传统能源的利用和清洁化成为国内外研究的热点方向。铁氧化物还原气化（IGCC）技术是目前国际上广泛采用的利用煤炭等固体燃料的清洁高效途径，具有高效利用煤炭、清洁低碳、高效发电等优点，深受各国政府和企事业单位的关注。IGCC系统是一个复杂的、多品种、多环节的系统，由多个单元组成。其中关键设备包括煤气化炉、冷却塔、蒸汽轮机、燃气轮机等。IGCC系统的性能分析及关键设备优化是IGCC系统建设和应用中的关键问题。通过建立IGCC系统的数学模型和进行仿真计算，可以对系统的性能进行分析，发现和解决存在的问题；通过关键设备的优化设计，可以提高设备效率并降低运行成本，实现系统的可持续发展。本研究将系统性能分析与关键设备优化结合起来，旨在深入探究IGCC系统的建设与应用，为推进清洁煤炭利用做出贡献。二、研究内容本研究的主要内容包括：1.建立IGCC系统数学模型。对IGCC系统进行建模，包括煤气化炉、冷却塔、蒸汽轮机、燃气轮机等关键设备模块，以及能量转化、控制逻辑、传输损失等模块，实现对整个系统的全面描述，为后续仿真分析提供依据。2.分析IGCC系统的性能。通过数学模型，对IGCC系统的关键性能指标进行计算和分析，包括电能发电效率、二氧化碳排放量、化学品消耗量等，发现存在的问题并提出解决方案。3.优化关键设备。对煤气化炉、冷却塔、蒸汽轮机、燃气轮机等关键设备进行优化设计，提高设备的能效和稳定性，降低运行成本，实现系统的可持续发展。4.实验验证。通过搭建实验室模型，验证数学模型的可靠性和仿真计算结果的准确性，为实际应用提供参考。三、研究方法和技术路线本研究将采用以下方法和技术路线：1.文献调研和桌面研究。对IGCC系统的基本原理、技术路线、关键设备和优化技术进行研究，了解国内外研究进展和最新成果，为后续工作提供基础。2.建立IGCC系统数学模型。采用物质平衡、能量平衡、动量平衡等原理，建立IGCC系统的数学模型，包括各个单元的计算模型、环节之间的联系和能量物质平衡方程式等。3.仿真计算和性能分析。通过对建立的IGCC系统数学模型进行仿真计算，对系统的性能指标进行分析和评价，发现存在的问题并提出解决方案。4.优化设计。对煤气化炉、冷却塔、蒸汽轮机、燃气轮机等关键设备进行优化设计，采用MATLAB等软件进行建模和仿真，提高设备的能效和稳定性，降低运行成本。5.实验验证。在研究实验室搭建实验系统，验证数学模型的可靠性和仿真计算结果的准确性，为实际应用提供参考。四、预期成果本研究的预期成果包括：1.建立IGCC系统的数学模型。2.分析IGCC系统的性能，提出解决方案。3.对IGCC系统的关键设备进行优化设计，提高设备效率，降低运行成本。4.实验室模型的建立和验证，检验数学模型的可靠性和仿真计算结果的准确性。五、研究计划本研究预计分为以下几个阶段：1.前期资料收集和文献调研，熟悉IGCC系统的基本原理和技术路线，掌握前人的研究成果和最新进展，明确本研究的重点和难点问题。2.建立IGCC系统的数学模型，包括各个单元的计算模型、环节之间的联系和能量物质平衡方程式等。3.对建立的IGCC系统数学模型进行仿真计算，分析系统的性能指标，发现存在的问题并提出解决方案。4.对煤气化炉、冷却塔、蒸汽轮机、燃气轮机等关键设备进行优化设计，提高设备效率，降低运行成本。5.在实验室搭建实验系统，验证数学模型的可靠性和仿真计算结果的准确性。6.论文撰写和论文答辩准备。六、参考文献[1]郭凯华，李海岸，杨艳辉.基于OPNET的煤气化发电系统仿真[J].能源与环境保护，2009(1):13-17.[2]褚书功,刘芳芳,王东.铁氧化物还原气化技术的研究现状及其应用前景[J].化工进展,2008(7):1376-1381.[3]焦士杰，黄松，赖淼，等.燃煤联合循环发电技术的研究进展与展望[J].动力工程学报，2009(11):858-864.[4]王锋锋，唐晓峰，赵佰群.基于能量平衡的IGCC系统能量优化控制[J].电力自动化设备，2010(9):75-78.[5]邓永红，李庭莉，陆慧，等.煤气通道分块燃烧中的建模与数值模拟[J].热能动力工程，2010(6):492-496.