洁净煤技术

作者：罗丽琦, 谢广元, 王绍荣

关键词：固体氧化物燃料电池(SOFC),热电联供系统(CHP),煤炭气化,模拟计算,煤炭气化燃料电池发电技术(IGFC)

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% H2，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。

来源：2023年第05期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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