对于空分系统来说，优化主要方向为：
1. 空分系统部分整体化，减少空气压缩量，降低空压机做功[62]； 2. 空分系统的氮气重新利用，回注燃烧室，降低合成气热值，提高整体经济效益[63]; 3. 降低空分系统的氧气纯度，降低空压机、增压机做功[64, 65]。
5.1.1 整体化系数对空分系统的影响
根据空分系统所需空气的来源分类划分，IGCC系统的空分系统可分为独立型空分系统、完全型空分系统和部分整体化的空分系统[66]。国外运行的电厂采取独立空分或完全整体化空分，美国的Coolwater电厂、Tampa电厂采用的是完全独立空分系统，而荷兰的Nuon Buggenum电厂、西班牙的Puertollo电厂采用的是完全整体化空分系统。
第6章 全文总结与展望
6.1 全文总结
本文首先对华能天津IGCC电厂进行分析，利用Aspen Plus软件针对IGCC系统的三个子系统分别建模分析。空分系统采用开封低压独立空分系统，主要利用多效精馏塔和高低换热器，实现空气分离，分别生成纯度99.6%的氧气和99.9%的氮气，并将氧气通入煤气化净化系统。煤气化净化系统的气化炉采用两段式煤粉气化炉，利用吉布斯反应器和Rstoic反应器串联，搭建煤燃烧、气化反应过程，生成的粗煤气经过滤、除尘、脱硫处理，进入燃气-蒸汽联合循环中继续做功。燃气-蒸汽联合循环系统采用SGT5-2000E(LC)型燃气轮机、三压再热式余热锅炉和三压再热单缸，利用Rstoic反应器、多个两流股换热器和压缩机，实现合成气燃烧、做功、余热回收等过程，达到化学能转化为电能，实现能量的多级利用，提高能源利用率。将三个子系统有序连接，建立IGCC系统模型，与实际运行参数对比，发现各个子系统参数误差小于5%，进一步验证模型的准确性。
其次，利用Fluent软件，建立20w网格的气化炉模型，耦合DPM模型、P1模型、EDC模型，模拟两段式煤粉气化炉的传热、流动、气化反应。纯氧条件下，气化炉出口温度最高达1617K，一氧化碳组分浓度为66.5%，氢气组分浓度为22.34%。不同氧气纯度下温度、CO、H2分布相似。气化炉下层温度高于上层，下炉膛中间温度最高。CO组分呈下低上高分布，上炉膛CO分布则中间高两端低。上炉膛H2组分浓度高于下炉膛，H2组分由中间向两侧增加。随着氧气纯度降低，气化炉出口温度降低，出口的CO、H2组分降低。综合分析，氧气纯度降低5%，气化炉内部温度降低，抑制了气化反应的发生，但1510K的气化温度属于气化反应适宜温度范围内，所以有效合成气的组分降低降低1%，碳转化率降低2.1%。氧气纯度降低至95%对于气化炉影响较小。
最后，完成对IGCC系统的优化。部分整体化空分系统可以降低空压机能耗，随整体化系数增加，系统供电效率先增加后减小。整体化系数为0.7时，供电效率最高。回注氮气可以减少饱和水蒸气的使用。氮气回注系数为0.6时，可节约19.25t/h水蒸气，提高经济效益。降低空压机出口压力，氧气纯度降低，系统最小分离功降低。对于气化炉的优化，探究气化参数对于气化反应的影响，最后选取合适的气化参数，提高气化效率。随着氧煤比增加，气化系统有效体积流量先增加后减小，最佳氧煤比0.6~0.7。随着汽煤比增加，有效合成气体积流量先增加后减小，过多的水蒸气降低了气化炉内的温度，抑制气化反应发生，选取最佳汽煤比0.08~0.13。气化炉压力对于气化过程影响较小，气化压力不宜超过40bar。将CFD模拟得到的碳转化率耦合进气化炉模型中，氧气纯度降低至95%，有效合成气组分降低0.62%。将上述优化路径耦合进入原有IGCC系统模型中，系统供电效率提高0.3688%，每小时可节约煤粉约429 kg。这说明上述优化路径是有效的，可以为IGCC系统整体改造提出参考意见。
参考文献（略）
