基于煤气化的多联产能源系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 多联产系统产生的背景 1

1.1.1 我国能源面临的挑战 1

1.1.2 多联产是综合解决我国能源挑战的重要途径 2

1.1.3 多联产是IGCC的延续和发展 3

1.2 多联产系统的基本构成及概念 4

1.3 多联产系统的特征及涉及的研究内容 5

参考文献 7

第2章 多联产系统仿真工具平台 8

2.1 多联产系统仿真平台的架构 8

2.1.1 仿真平台系统结构的规划与确定 9

2.1.2 处理问题分类 10

2.1.3 平台功能需求 14

2.1.4 多联产系统仿真区别于传统动力系统仿真的本质特征 14

2.1.5 多联产仿真平台系统架构 15

2.2 基于底层算法的仿真平台 18

2.2.1 重要功能模块 18

2.2.2 算法及接口技术 22

2.2.3 物性系统 23

2.3 Aspen Plus与GT Pro联合计算仿真平台的开发 39

2.3.1 多平台协同模拟的思路提出 39

2.3.2 由独立的单元过程bkp组建化工流程模拟系统 41

参考文献 42

第3章 多联产通用单元过程模型 44

3.1 CO变换 44

3.1.1 Co-Mo催化剂动力学方程 44

3.1.2 Shell煤气化工艺制甲醇变换流程的Aspen模拟 46

3.1.3 Texaco煤气化炉制甲醇变换过程的工艺 51

3.2 净化——脱硫脱碳 52

3.2.1 高温干法脱硫 53

3.2.2 MDEA 54

3.2.3 低温甲醇洗（Rectisol） 58

3.3 CH4与CO2重整 62

3.3.1 重整工艺比较 62

3.3.2 气化煤气与焦炉煤气自热重整技术模拟 63

3.3.3 甲烷转化率对自热重整过程性能影响的讨论 65

3.4 甲醇精馏 66

3.4.1 流程 66

3.4.2 工艺参数的计算基础 67

3.4.3 工艺参数的确定 67

3.4.4 甲醇精馏过程的Aspen模拟结果 68

3.4.5 精馏过程变负荷讨论 69

3.5 空气分离 70

3.5.1 模型建立要点 70

3.5.2 模拟结果分析 72

3.6 气化炉 73

3.6.1 模型结构、特点及比较 73

3.6.2 Shell气化工艺模拟与结果讨论 75

3.7 甲醇合成 78

3.7.1 甲醇合成反应过程及动力学方程 78

3.7.2 甲醇合成工艺介绍 80

3.7.3 模型操作参数设计 80

3.7.4 模拟结果与分析 82

3.7.5 基于空速和循环比的变负荷调节策略 84

参考文献 86

第4章 现代燃气轮机系统建模 88

4.1 冷却透平模型 88

4.1.1 透平第一级冷却空气量的估算 91

4.1.2 透平变工况模型 95

4.2 压气机性能计算模型 97

4.3 燃烧室模型 99

4.4 蒸汽系统的设计工况模型 100

4.5 商业软件GT Pro 101

附录4-1 燃气轮机系统及符号说明 103

附录4-2 透平进口温度及效率的定义 104

附录4-3 透平冷却技术及术语简介 105

附录4-4 几种冷却方式的冷却空气比例的推导过程 106

参考文献 107

第5章 整体煤气化联合循环系统的集成 109

5.1 纯氧气化IGCC系统 109

5.1.1 纯氧气化IGCC系统关键部件的选择 109

5.1.2 气化炉 112

5.1.3 余热锅炉 115

5.1.4 气化炉合成气冷却器与余热锅炉的匹配 121

5.1.5 水煤气变换反应的影响 126

5.1.6 IGCC空分整体化 131

5.2 空气气化IGCC系统 137

5.2.1 独立空分布置和整体化布置 137

5.2.2 系统效率分析 142

5.2.3 系统压缩功耗分析 143

5.2.4 空气气化在减排CO2方面的优势 144

参考文献 155

第6章 多联产系统的热力学分析 156

6.1 基于白箱模型的过程用能分析 156

6.1.1 煤气化过程的黑箱模型 157

6.1.2 煤气化过程的白箱模型 158

6.1.3 过程用能分析 160

6.2 基于白箱模型的多联产系统用能分析 166

6.2.1 多联产系统？损分解模型 166

6.2.2 多联产系统及分产系统方案选取及模拟 169

6.2.3 系统的节能分析 170

6.3 甲醇／电联产系统能耗分析 174

6.3.1 能耗模型的建立 174

6.3.2 节能条件 176

6.3.3 多联产系统化电分摊的理论模型 178

6.3.4 不同配置形式的多联产系统的能耗特性 181

6.4 给定规模下多联产系统方案的选择 191

参考文献 193

第7章 多联产系统的变工况特性 195

7.1 多联产系统变工况的主导因素 196

7.1.1 用主导因素法分析多联产系统变工况 196

7.1.2 确定主导因素的基本方法 197

7.1.3 串联系统变工况的主导因素 198

7.1.4 并联系统变工况的主导因素 200

7.1.5 串并联系统变工况的主导因素 201

7.2 变工况设计的一般规律 203

7.2.1 并联系统的设计与变负荷运行特性 203

7.2.2 串联系统的一般设计规律和变负荷运行特性 209

7.2.3 串并联系统的一般设计规律和变负荷运行特性 215

7.3 三种多联产系统的对比 229

7.3.1 变负荷能力 229

7.3.2 变负荷运行特性 231

7.4 盈余度对系统设备投资的影响 235

参考文献 237

第8章 多联产系统综合分析与评价 239

8.1 统一基准的能量分析方法 240

8.1.1 化学反应系统中物流具有的能量形式 240

8.1.2 气化反应过程的能量损失与计算 241

8.1.3 基于德士古激冷气化炉的IGCC系统 242

8.1.4 结果和讨论 244

8.2 多联产系统的热经济学分析 248

8.2.1 热经济学矩阵分析方法 248

8.2.2 多联产系统热经济性分析的物理模型 250

8.2.3 热经济性分析的数学模型和相关数据 251

8.2.4 热经济性计算结果和讨论 253

8.3 多联产系统的能值评估 255

8.3.1 能值分析的基本概念及理论［11～13］ 255

8.3.2 多联产系统的能值分析 256

8.3.3 燃料-电力多联产系统能值分析 259

8.4 IGCC系统的可靠性分析与设计 262

8.4.1 系统可靠性工程的基本概念 263

8.4.2 IGCC系统的可靠性 264

8.4.3 IGCC系统的可靠性设计 270

8.5 多联产系统的综合评价 271

8.5.1 AHP方法简介 272

8.5.2 多联产系统的综合性能评价 273

参考文献 282

第9章 典型的多联产系统 284

9.1 甲醇／电多联产系统 284

9.1.1 几种典型流程布置及其特点 286

9.1.2 甲醇／电多联产系统分析与比较 288

9.1.3 甲醇／电多联产系统的经济性分析 301

9.1.4 甲醇／电多联产系统与单产系统的？分析 307

9.2 “双气头”多联产系统 310

9.2.1 概述 310

9.2.2 “双气头”多联产系统流程 311

9.2.3 工业规模“双气头”甲醇／电多联产系统的设计与配置优化 313

9.2.4 “双气头”多联产系统CO2减排特性 320

9.2.5 “催化一体化合成”工艺设计、模拟与？经济分析 322

9.3 煤气化高温燃料电池混合循环系统 330

9.3.1 系统流程 331

9.3.2 煤气化高温燃料电池混合循环系统分析 338

9.3.3 能量利用及CO2排放情况 345

9.3.4 SOFC的双重功能 348

参考文献 349

第10章 中国实施多联产及二氧化碳捕捉和埋存的地域图景分析 352

10.1 中国煤炭资源分布 352

10.1.1 概述 352

10.1.2 中国高硫煤的分布 357

10.2 中国实施CO2捕捉和埋存的地理图景 362

10.2.1 CO2减排和回收的不同层次和阶段 362

10.2.2 中国内地适合采用EOR的区域分布 363

10.2.3 中国适合采用ECBM的区域分布 366

10.2.4 中国陆上适合埋存CO2的深部含盐水层分布 370

10.3 考虑煤炭与CO2运输的多联产选址地域图景 373

10.3.1 CO2的埋存容量匹配 374

10.3.2 CO2和煤炭的运输比较 376

10.3.3 基于GIS的多联产选址地域图景 378

参考文献 382

第11章 多联产系统的流程创新 385

11.1 风能／煤基甲醇联产系统 385

11.1.1 我国风能利用现状 385

11.1.2 风能和煤炭资源综合利用 387

11.1.3 系统设计与流程模拟 387

11.2 电／代用天然气多联产系统 391

11.2.1 坑口煤制SNG 391

11.2.2 电／SNG联产系统 398

11.2.3 基于电／SNG联产的新型CO2减排发电系统 401

参考文献 404

名词索引 406