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焦爐煤氣與氣化煤氣基焦炭、化工與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及集成機理

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時間:2024-08-18 21:44:28
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焦爐煤氣與氣化煤氣基焦炭、化工與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及集成機理【摘要】:化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成和過程革新,實現(xiàn)能源的高效、潔凈利用,已成為能源可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)之一。本學位論文

【摘要】: 化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成和過程革新,實現(xiàn)能源的高效、潔凈利用,已成為能源可持續(xù)發(fā)展的核心技術(shù)之一。本學位論文依托國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃973計劃項目及自然科學基金項目等,針對多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成和開拓的關鍵科學問題,開展多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成理論和節(jié)能機理的研究;并依據(jù)化學能物理能梯級利用原理,和焦爐煤氣的生產(chǎn)特點和利用現(xiàn)狀,展開新系統(tǒng)的開拓研究。 闡明多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學能的梯級利用機理。首先,從宏觀上分析多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能的潛力和優(yōu)勢,并闡述多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)系統(tǒng)集成的原則和依據(jù)。然后,著重研究聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化學能梯級利用的節(jié)能機理,發(fā)現(xiàn)在化工生產(chǎn)過程中,產(chǎn)品的(火用)耗隨著轉(zhuǎn)化率的提高,呈非線性增加。對單位產(chǎn)品的(火用)耗分析表明,隨著轉(zhuǎn)化率的增加存在著單位產(chǎn)品(火用)耗最小的點。進而采用比較法闡述聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相對于分產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能的本質(zhì)原因,即原料的適度轉(zhuǎn)化。最后,揭示了動力島熱(火用)收益與化工島(火用)損失減少的耦合關系。 煉焦工藝與焦電聯(lián)產(chǎn)新系統(tǒng)的研究提出。針對傳統(tǒng)煉焦工藝中直接將煉焦副產(chǎn)的焦爐煤氣的一半左右回爐燃燒的用能方式,提出采用燃煤替代焦爐煤氣燃燒獲得煉焦熱的新型燃煤焦爐。焦爐煤氣是富氫的高品質(zhì)原料,采用新型煉焦工藝,可以節(jié)省更多的焦爐煤氣,為后繼的系統(tǒng)提供更多的合成氣。針對焦爐生產(chǎn)過程中,由于煙氣與空氣的固有特性使得排煙溫度過高的現(xiàn)象,提出了并聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),進一步同收焦爐排煙的廢熱,并采用高效的聯(lián)合循環(huán)使氣體燃料焦爐煤氣得到充分高效的利用。 雙氣頭整合的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成優(yōu)化。側(cè)重太原理工大學提出的采用焦爐煤氣與氣化煤氣互補制得合成氣的雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化分析,集成了無重整的雙氣頭甲醇電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。對新系統(tǒng)進行的熱力性能及特性分析表明新系統(tǒng)具有優(yōu)良的熱力性能,進而采用(火用)分析的方法進一步揭示系統(tǒng)的節(jié)能機制,即重整和變換過程的取消。新系統(tǒng)使流程簡化,投資減少,且能夠取得更好的節(jié)能收益。最后,在此系統(tǒng)的基礎上,集成了帶CO_2回收的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),該系統(tǒng)相對于分產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了無能耗分離CO_2。 焦炭、化工與電力一體化多功能系統(tǒng)的開拓創(chuàng)新與集成優(yōu)化。本部分首先集成了焦炭、氫、電多功能系統(tǒng),此系統(tǒng)根據(jù)焦爐煤氣富氫量的特點,采用PSA的方法分離出氫氣,分離出氫氣后的弛放氣作為聯(lián)合循環(huán)的燃料發(fā)電。熱力性能分析結(jié)果表明在相同的原料輸入和相同的煉焦熱輸出情況下,本系統(tǒng)可以比分產(chǎn)系統(tǒng)多輸出65%的氫氣。新系統(tǒng)的熱效率達到70%,(火用)效率約66%,節(jié)能率約12.5%。圖像(火用)分析法表明燃煤焦爐實現(xiàn)了煤炭的間接氣化是系統(tǒng)節(jié)能的最重要因素。該系統(tǒng)在經(jīng)濟性以及減排性能等方面也表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。最后,將燃煤焦爐與雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合,集成了同時生產(chǎn)焦炭、甲醇和電力的多功能系統(tǒng)。 總之,本研究為多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的集成提供了若干理論依據(jù),為潔凈煤技術(shù)的發(fā)展提供了更多的新方法。 【關鍵詞】:多聯(lián)產(chǎn) 焦爐煤氣 化工 焦爐 系統(tǒng)集成 化學能梯級利用
【學位授予單位】:中國科學院研究生院(工程熱物理研究所)
【學位級別】:博士
【學位授予年份】:2009
【分類號】:TK175
【目錄】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-10
  • 目錄10-13
  • 第一章 緒論13-31
  • 1.1 課題背景及意義13-15
  • 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)15-28
  • 1.2.1 化工動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)關鍵技術(shù)的發(fā)展16-26
  • 1.2.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研究進展與科學問題26-28
  • 1.3 本研究的主要內(nèi)容和擬解決的科學問題28-31
  • 第二章 基于化學能與物理能梯級利用原理的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成機理31-51
  • 2.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能潛力與集成原則31-37
  • 2.1.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能潛力31-33
  • 2.1.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的集成原則33-37
  • 2.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學能的梯級利用37-45
  • 2.2.1 化學反應過程中(火用)平衡基本關系37-38
  • 2.2.2 化工產(chǎn)品(火用)耗與轉(zhuǎn)化率之間的關系38-43
  • 2.2.3 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學能的梯級利用43-45
  • 2.3 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的化學能與物理能的綜合梯級利用45-49
  • 2.3.1 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能機理45-48
  • 2.3.2 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化工島與動力島的耦合關系48-49
  • 2.4 本章小結(jié)49-51
  • 第三章 焦炭電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)51-80
  • 3.1 典型分產(chǎn)系統(tǒng)-煉焦工藝與改進51-56
  • 3.2 采用新型煉焦工藝的并聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)56-68
  • 3.2.1 并聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的集成57-59
  • 3.2.2 并聯(lián)產(chǎn)焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能特性59-62
  • 3.2.3 并聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的(火用)分析與節(jié)能機理62-68
  • 3.3 串聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)68-78
  • 3.3.1 串聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的集成68-71
  • 3.3.2 串聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能特性71-75
  • 3.3.3 串聯(lián)型焦電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的(火用)分析與節(jié)能機理75-78
  • 3.4 本章小結(jié)78-80
  • 第四章 雙氣頭甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)80-100
  • 4.1 典型分產(chǎn)系統(tǒng)分析80-82
  • 4.2 雙氣頭整合的甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)82-92
  • 4.2.1 參比聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)-雙氣頭重整共制合成氣的甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)82-85
  • 4.2.2 雙氣頭無重整共制合成氣的甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)85-92
  • 4.3 回收CO_2的雙氣頭甲醇電力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)92-98
  • 4.3.1 聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中CO_2回收的方法及集成思路92-94
  • 4.3.2 回收CO_2的雙氣頭甲醇動力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及其性能分析94-98
  • 4.4 小結(jié)98-100
  • 第五章 焦炭、化工與電力多功能系統(tǒng)100-131
  • 5.1 焦炭、氫與電力多功能系統(tǒng)100-116
  • 5.1.1 焦炭、氫與電力多功能系統(tǒng)的集成100-103
  • 5.1.2 多功能系統(tǒng)的熱力性能103-106
  • 5.1.3 EUD分析及節(jié)能機理106-113
  • 5.1.4 經(jīng)濟性及溫室氣體的減排113-116
  • 5.2 焦炭、甲醇與動力多功能系統(tǒng)116-130
  • 5.2.1 焦炭、甲醇與動力多功能系統(tǒng)的集成116-117
  • 5.2.2 焦炭、甲醇與動力多功能系統(tǒng)的熱力性能117-122
  • 5.2.3 EUD分析及節(jié)能機理122-126
  • 5.2.4 性能特性與經(jīng)濟性126-130
  • 5.3 小結(jié)130-131
  • 第六章 結(jié)論131-134
  • 主要符號表134-135
  • 參考文獻135-145
  • 攻讀博士學位期間發(fā)表論文及專利145-147
  • 博士學位論文科研項目背景147-148
  • 致謝148


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焦爐煤氣用于熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)    李志敏;蔡劍峰;郭蘭蘭;

焦爐煤氣制取甲醇已成熱門    本刊記者 宋廷生

焦爐煤氣制甲醇成為現(xiàn)實    宋廷生

柳鋼實施焦爐煤氣氨回收技術(shù)改造    記者覃守超 通訊員謝文鵬

挖掘焦爐煤氣“氫”潛能    程紅偉

長鋼焦爐煤氣民用設計方案    首鋼長治鋼鐵有限公司設計院 劉麗麗 劉彥軍

第11批天然氣置換本周末進行    雷鳴畢強

焦爐煤氣點“天燈” 每年燒掉數(shù)百億元    盧保紅 高風 劉軍 

一次產(chǎn)學研親密接觸    本報記者 王樂意

全省首個焦爐煤氣甲烷化項目在沁縣開工    記者 張海霞

焦爐煤氣有多少能量待開采?    本報記者 姚伊樂

焦爐煤氣與氣化煤氣基焦炭、化工與動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及集成機理    孫士恩

化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及化學能梯級利用機理研究    陳斌

焦爐煤氣合成甲醇和發(fā)電系統(tǒng)關鍵技術(shù)研究    張學鐳

煤基化工—動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)開拓研究    高林

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

生物質(zhì)與天然氣基及其互補的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成開拓研究    李洪強

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

減排CO_2的能源動力系統(tǒng)綜合評價與多目標優(yōu)化    徐鋼

海水淡化系統(tǒng)能量綜合利用與經(jīng)濟性研究    鄧潤亞

煤基能化聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成優(yōu)化與評價方法    徐振剛

合成氨—動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)初步研究    張向榮

分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)和海水淡化耦合系統(tǒng)研究    李冰瑜

基于企業(yè)信息系統(tǒng)集成的電子商務架構(gòu)研究    張麗娟

天彩大廈冷水機組的遠程監(jiān)測及其與CONTINUUM系統(tǒng)集成的研究    暴瑛

SAP接口技術(shù)研究與開發(fā)    唐亮

多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中利用不同原料制備合成氣的研究    王巧榮

無線室內(nèi)分布系統(tǒng)在福州PHS網(wǎng)絡中的應用及優(yōu)化    張威

基于對象的系統(tǒng)集成模型研究及在智能建筑中的應用    陳宇翔

證券公司集中交易模式下的計算機系統(tǒng)集成設計    周軼超

基于組件技術(shù)擴展ArcGIS地圖綜合功能    祁華斌