整體煤氣化煤氣、熱、電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化研究

【摘要】： 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展,是應(yīng)對(duì)和緩解全球特別是我國(guó)能源和環(huán)境日益嚴(yán)峻局面的重要技術(shù)和戰(zhàn)略選擇。本文提出了整體煤氣化煤氣、熱、電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),分別建立了較為系統(tǒng)的采暖季和非采暖季多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程,對(duì)兩流程的空氣分離子系統(tǒng)、煤氣化子系統(tǒng)和聯(lián)合循環(huán)子系統(tǒng)的物流和能量傳輸與轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行了詳細(xì)描述。運(yùn)用序貫?zāi)K法分別對(duì)整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的采暖季流程和非采暖季流程進(jìn)行了模擬,獲得并定量分析了兩流程中各物流的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和系統(tǒng)性能。 流程模擬得出,為了滿足采暖季供熱的需求,過(guò)高的蒸汽循環(huán)排汽壓力和溫度是蒸汽輪機(jī)發(fā)電功率偏低的主要原因。系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)能夠達(dá)到近76%。由于合理利用了燃?xì)馕矚獾挠酂?實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用,聯(lián)合循環(huán)的熱效率為38.48%。熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)為53.31%。 在非采暖季,由于沒(méi)有供熱需求,蒸汽循環(huán)排汽壓力和溫度較低,系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)和聯(lián)合循環(huán)熱效率分別為67%和41.48%。蒸汽循環(huán)排汽冷凝的大部分熱量沒(méi)有得到利用,熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)僅為31.73%。 對(duì)比分析了采暖季和非采暖季在狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和系統(tǒng)性能系數(shù)等方面的差異。分析結(jié)果表明,在技術(shù)要求和基本參數(shù)相同的條件下,有無(wú)供熱需求、蒸汽輪機(jī)入口溫度和出口排汽溫度(壓力)是影響采暖季和非采暖季之間上述參數(shù)差異的主要原因。 在流程模擬的基礎(chǔ)上,分析了空氣總流量、空分流量、煤流量、煤氣化水蒸氣流量、燃燒煤氣流量、供暖熱水流量(采暖季)、冷卻水流量(非采暖季)和蒸汽循環(huán)水流量等操作變量對(duì)采暖季和非采暖季整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)的影響。分析表明,越上游的操作變量,對(duì)整個(gè)流程的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)的影響越明顯;越下游的操作變量,僅對(duì)該操作變量以下的流程的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)有明顯影響;操作變量對(duì)與其有密切聯(lián)系的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)有直接影響;操作變量對(duì)較遠(yuǎn)流程或非密切流程的狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)影響不明顯;對(duì)于煤氣化過(guò)程,氣化爐上游的操作變量對(duì)煤氣化過(guò)程有重要影響,而氣化爐下游的操作變量對(duì)煤氣化過(guò)程幾乎無(wú)影響。 在流程模擬和操作變量對(duì)系統(tǒng)性能影響分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用序貫二次規(guī)劃法,以系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)、日經(jīng)濟(jì)收益、聯(lián)合循環(huán)熱效率和熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)等參數(shù)最大化為目標(biāo)函數(shù),在相應(yīng)約束條件下,分別對(duì)采暖季和非采暖季的整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,獲得以空分流量比例、空氣總流量、煤流量、燃燒煤氣流量比例、煤氣化水蒸氣流量、蒸汽循環(huán)水流量、供暖熱水流量(采暖季)或蒸汽循環(huán)冷卻水流量(非采暖季)和生活用熱水流量等為優(yōu)化決策變量的優(yōu)化流程,實(shí)現(xiàn)工藝流程和目標(biāo)的同步優(yōu)化,對(duì)上述不同優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)條件下的優(yōu)化決策變量、狀態(tài)參數(shù)、過(guò)程參數(shù)和性能參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比,分析了引起這些差異的本質(zhì)原因。 在采暖季,系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)、日經(jīng)濟(jì)收益、聯(lián)合循環(huán)熱效率和熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)的優(yōu)化值分別為83.4%、63.21萬(wàn)元/天、44.37%和64.52%。在非采暖季,系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)、日經(jīng)濟(jì)收益、聯(lián)合循環(huán)熱效率和熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)的優(yōu)化值分別為71.04%、56.66萬(wàn)元/天、45.68%和36.88%。 最后對(duì)比分析了采暖季和非采暖季在不同優(yōu)化目標(biāo)時(shí)的性能差異,分析結(jié)果表明,在采暖季,供暖實(shí)現(xiàn)了能量的合理梯級(jí)利用,其系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)和熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)都較非采暖季高;在非采暖季,蒸汽循環(huán)排汽壓力和溫度較低,蒸汽循環(huán)熱效率和聯(lián)合循環(huán)熱效率較采暖季高;以系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)、日經(jīng)濟(jì)收益、熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo),采暖季的日經(jīng)濟(jì)收益較非采暖季高。 【關(guān)鍵詞】：整體煤氣化 多聯(lián)產(chǎn) 性能分析 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TM611.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-34
• 1.1 課題的研究背景及意義11-13
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-32
• 1.2.1 多聯(lián)產(chǎn)研究動(dòng)態(tài)13-17
• 1.2.2 IGCC系統(tǒng)研究及相關(guān)進(jìn)展17-32
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容32-34
• 第二章 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成理論及能量梯級(jí)利用34-54
• 2.1 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成的基本概念34-37
• 2.2 整體煤氣化煤氣、熱和電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的理論建模37-41
• 2.2.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的功能模塊37-41
• 2.3 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與利用41-51
• 2.3.1 化學(xué)能與物理能的綜合梯級(jí)利用41-44
• 2.3.2 空氣分離過(guò)程的基本方程44-47
• 2.3.3 煤氣化過(guò)程化學(xué)能基本方程47-49
• 2.3.4 燃?xì)馀c蒸汽動(dòng)力循環(huán)能量基本方程49-51
• 2.3.5 脫硫方程51
• 2.4 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能系數(shù)51-53
• 2.4.1 碳轉(zhuǎn)化率51
• 2.4.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)51-52
• 2.4.3 冷煤氣效率52
• 2.4.4 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱效率52
• 2.4.5 熱電聯(lián)產(chǎn)子系統(tǒng)能量綜合利用系數(shù)52
• 2.4.6 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)日經(jīng)濟(jì)凈收益52-53
• 2.5 小結(jié)53-54
• 第三章 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程模擬與性能分析54-75
• 3.1 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)采暖季流程簡(jiǎn)介54-58
• 3.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)流程模擬及求解方法58-60
• 3.3 整體煤氣化煤氣、熱和電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)算例分析60-74
• 3.3.1 采暖季流程模擬結(jié)果與系統(tǒng)性能分析60-66
• 3.3.2 非采暖季流程模擬結(jié)果與系統(tǒng)性能分析66-71
• 3.3.3 采暖季和非采暖季性能差異71-74
• 3.4 小結(jié)74-75
• 第四章 操作變量對(duì)整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能影響75-100
• 4.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)操作變量的確定75
• 4.1.1 敏感性分析75
• 4.2 敏感性分析結(jié)果75-98
• 4.2.1 采暖季75-98
• 4.3 小結(jié)98-100
• 第五章 整體煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化100-135
• 5.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化100-101
• 5.1.1 優(yōu)化模型100-101
• 5.2 優(yōu)化模型求解方法101-104
• 5.3 優(yōu)化結(jié)果及分析104-134
• 5.3.1 采暖季104-117
• 5.3.2 非采暖季117-130
• 5.3.3 采暖季和非采暖季不同優(yōu)化目標(biāo)時(shí)的性能差異130-134
• 5.4 小結(jié)134-135
• 第六章 結(jié)論與展望135-138
• 6.1 結(jié)論135-136
• 6.2 展望136-138
• 參考文獻(xiàn)138-145
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況145-146
• 致謝146-148
• 附錄A:非采暖季敏感性分析148-164
• A.1 操作變量對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的影響148-152
• A.2 操作變量對(duì)系統(tǒng)過(guò)程參數(shù)的影響152-156
• A.3 操作變量對(duì)系統(tǒng)性能的影響156-164
• 附錄B:主要符號(hào)說(shuō)明164

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Texaco煤氣化爐數(shù)學(xué)模型研究(2)——計(jì)算結(jié)果及分析    李政,王天驕,韓志明,鄭洪韜,倪維斗

費(fèi)托合成*在我國(guó)發(fā)展的新機(jī)遇    鄭洪,麻林巍,肖小清,李政,倪維斗

德士古氣化爐內(nèi)煤氣化過(guò)程的數(shù)值研究    劉向軍,樸泰俊

多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng):綜合解決我國(guó)能源領(lǐng)域五大問(wèn)題的重要途徑    倪維斗,鄭洪弢,李政,江寧

IGCC系統(tǒng)全工況特性與設(shè)計(jì)優(yōu)化以及新系統(tǒng)開(kāi)拓研究    段立強(qiáng)

熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能研究    熊霞利

焦?fàn)t煤氣合成甲醇和發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及性能分析    張學(xué)鐳;陳海平;王松嶺;周蘭欣;

CO_2零排放的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)研究進(jìn)展    段立強(qiáng),林汝謀,蔡睿賢,金紅光

整體煤氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)    

整體煤氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)    

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)    李國(guó)良

21世紀(jì)新潔凈煤發(fā)電技術(shù)-IGCC    紀(jì)云鋒;張平;

IGCC多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性分析    歐陽(yáng)海瑛;

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電    王鐘麟

“雙氣頭”多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)基礎(chǔ)研究——焦?fàn)t煤氣制備合成氣    謝克昌;張永發(fā);趙煒;

回收CO_2的甲醇-動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)探索    李星;

基于廣義隨機(jī)Petri網(wǎng)的SIP的性能分析    楊鵬;袁占亭;王繼曾;

BEB算法中最大重傳次數(shù)對(duì)時(shí)延性能的影響研究    馮曉靜;張柏林;高飛;

網(wǎng)絡(luò)QoS信令協(xié)議性能分析    劉小飛;孫小菡;張明德;

模塊化產(chǎn)品靜動(dòng)態(tài)性能快速分析技術(shù)    陳永亮;徐燕申;

小型化聲多普勒計(jì)程儀船速測(cè)量性能分析    鄧鍇;王長(zhǎng)紅;朱敏;

液體除濕空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行性能的實(shí)驗(yàn)研究    柳建華;王瑾;鄔志敏;顧衛(wèi)國(guó);張廣麗;

集成服務(wù)模式下多種隊(duì)列調(diào)度算法及其比較    周春月;張宏科;

火力發(fā)電廠煤自然性能分析及預(yù)防措施    范建華;

整體型液體除濕空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究    柳建華;王瑾;鄔志敏;顧衛(wèi)國(guó);張廣麗;

液體除濕空調(diào)除濕器性能的實(shí)驗(yàn)研究    柳建華;鄔志敏;丁育紅;顧衛(wèi)國(guó);

北京電采暖戶采暖季恢復(fù)峰谷價(jià)    記者　王曉暉

北京：自采暖低保戶獲臨時(shí)救助    黃連星

煤炭氣化多聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)在哪    本報(bào)記者 關(guān)世太 特約記者 金彪

本采暖季在省內(nèi)停熱最晚    何君

北京：居民住宅清潔能源分戶采暖將獲補(bǔ)貼    孝黎

銀川實(shí)施供熱改革建筑節(jié)能項(xiàng)目    陶濤

多聯(lián)產(chǎn)：推進(jìn)煤炭高效清潔利用    特約記者 石新忠

3年內(nèi)收回所有小區(qū)自管站    記者 馬國(guó)軍

濟(jì)南：數(shù)萬(wàn)供熱不足居民戶將獲賠付    董學(xué)清

供暖第一天市領(lǐng)導(dǎo)登高查黑煙    記者　曾昀

整體煤氣化煤氣、熱、電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能分析與優(yōu)化研究    趙中友

片上網(wǎng)絡(luò)演算模型及性能分析    錢悅

多播多跳中繼網(wǎng)絡(luò)的性能分析    阿德南

空氣自然對(duì)流式質(zhì)子交換膜燃料電池的性能分析和陰極流道開(kāi)口率的優(yōu)化    王瑛

焦?fàn)t煤氣與氣化煤氣基焦炭、化工與動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及集成機(jī)理    孫士恩

多聯(lián)產(chǎn)CCS的全生命周期綜合評(píng)價(jià)與系統(tǒng)集成研究    林湖

基于電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算的永磁電機(jī)性能分析方法研究    劉瑞芳

基于隨機(jī)Petri網(wǎng)模型的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)性能分析研究    洪志國(guó)

焦?fàn)t煤氣合成甲醇和發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    張學(xué)鐳

天然氣制乙炔工藝的氫能利用與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)    王志方

活性污泥污水處理系統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制研究    胡玉玲

UMTS中TCP性能分析及其優(yōu)化    王金華

面向方面的分布式實(shí)時(shí)軟件的性能分析    張宇亮

圖像加密算法性能評(píng)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)    張戰(zhàn)輝

Web服務(wù)組合性能分析    肖露娟

基于EDA下的高頻電路設(shè)計(jì)    陳曉龍

基于Petri網(wǎng)的工作流建模及分析方法的研究    劉明珠

802.11s標(biāo)準(zhǔn)草案MAC協(xié)議仿真與性能分析    張國(guó)正

水堆MOX燃料性能分析與程序開(kāi)發(fā)    何曉軍

集結(jié)預(yù)測(cè)控制器設(shè)計(jì)與分析    應(yīng)惟偉