优化合成气生产以提高燃气轮机的发电效率：热力学与原料分析

《Next Energy》：Optimizing syngas production for enhanced gas turbine power generation: A thermodynamic and feedstock analysis

生物质气化优化对燃气轮机发电效率的影响研究，采用DWSim模拟和响应面法分析C1-C4烷烃原料、温度及压力对合成气（CO、H?、CO?）产率和燃气轮机出力（GTD）的影响，发现CO=4 kmol/h、H?=4 kmol/h、CO?=4 kmol/h的平衡组成可使GTD达48.2 kW，CO?显著提升燃烧稳定性和热效率。

　　

Toyese Oyegoke | Abdullahi Jibrin

摘要

随着对替代能源和可再生能源解决方案的需求不断增加，尤其是在面临电力供应不稳定的发展中国家，优化用于发电的生物质气化过程已成为一个关键挑战。合成气主要由一氧化碳（CO）、氢气（H?）和二氧化碳（CO?）组成，在驱动燃气轮机发电中起着核心作用。然而，不同原料类型、热力学条件以及合成气质量对发电输出的影响仍不甚明了。本研究通过探讨原料组成（C1至C4烷烃）、温度和压力对合成气生成及燃气轮机效率的影响，填补了这一知识空白。利用DWSim进行过程模拟，并采用响应面法（RSM）等优化技术，我们确定了能够最大化燃气轮机输出功率（GTD）的最佳合成气成分。结果表明，当合成气中CO、H?和CO?的浓度分别为4 kmol/h时，燃气轮机的输出功率可达48.2 kW，显著提升了发电效率。我们的研究发现强调了CO?在稳定燃烧、提高热效率及确保涡轮机稳定运行方面的关键作用，而CO和H?则直接参与能量转换过程。这项研究为优化生物能源系统提供了宝贵的见解，并提出了预测模型，有助于开发更高效、更可持续的生物质发电技术。