整體煤氣化鏈式燃燒聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的模擬與優(yōu)化

【摘要】：煤炭作為重要的能源資源，如何高效并清潔的利用它是當今的一個熱點。上世紀末提出的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)概念是對煤炭高效、清潔、經(jīng)濟利用的一種共識。先進的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了化學(xué)能、熱能、電能的優(yōu)化集成，提高了能源的利用效率并滿足了污染物的“零排放”，具有廣闊的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)鏈燃燒作為一種能量梯級利用技術(shù)，在減少廢物排放的同時實現(xiàn)了能量的釋放，是解決能源短缺和環(huán)境污染問題的突破口。 基于以上研究背景，本文詳細分析了整體煤氣化鏈式燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的各個單元，并通過Aspen Plus流程模擬軟件對整個循環(huán)系統(tǒng)進行模擬，得到了初始的循環(huán)發(fā)電凈效率。同時，選擇非支配排序進化策略這一多目標優(yōu)化算法，通過求解測試函數(shù)來與傳統(tǒng)的多目標優(yōu)化算法——NSGA-II進行比較，驗證了所選算法的可靠性和優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上，將循環(huán)系統(tǒng)中的煤氣化單元和空分單元分別結(jié)合該算法進行多目標優(yōu)化計算。 在煤氣化單元多目標優(yōu)化中，本文選取氧煤比，水煤比和氣化爐壓力為操作變量，冷煤氣效率最高和有效氣產(chǎn)出率最大為優(yōu)化目標；在空分制氧單元多目標優(yōu)化中，本文選取空氣進料量和高壓塔塔頂出口流股流率為操作變量，氧氣提取率最大和空分單元總能耗最小為優(yōu)化目標，并在Aspen Plus中規(guī)定氮流股含氮量和產(chǎn)品氧流股含氧量。分別將優(yōu)化后的操作參數(shù)值代入到循環(huán)系統(tǒng)模擬流程中，得到優(yōu)化后的系統(tǒng)凈發(fā)電效率，通過與原工況的凈發(fā)電效率進行比較表明，兩個單元的操作優(yōu)化對循環(huán)系統(tǒng)凈發(fā)電效率的結(jié)果均有所提高，且煤氣化單元的優(yōu)化效果提高更為明顯。 【關(guān)鍵詞】：煤氣化 鏈式燃燒 NSES 多目標優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ546
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 引言8-9
• 1.2 煤氣化技術(shù)9-14
• 1.3 化學(xué)鏈燃燒14-16
• 1.4 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.5 流程模擬軟件18-20
• 1.6 本文主要工作20-22
• 第二章 整體煤氣化鏈式燃燒聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)22-40
• 2.1 系統(tǒng)各單元模擬23-33
• 2.1.1 空分制氧23-24
• 2.1.2 煤氣化24-27
• 2.1.3 水煤氣變換27-28
• 2.1.4 凈化28-29
• 2.1.5 鏈式燃燒發(fā)電29-31
• 2.1.6 余熱鍋爐31-33
• 2.1.7 換熱單元模擬33
• 2.2 全流程的模擬與討論33-39
• 2.2.1 全流程模擬33-35
• 2.2.2 模擬結(jié)果與討論35-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第三章 非支配排序進化策略40-58
• 3.1 進化策略40-42
• 3.2 多目標優(yōu)化問題42-44
• 3.3 非支配排序44-45
• 3.4 擁擠度45-46
• 3.5 算法描述46-48
• 3.6 算法分析48-52
• 3.7 測試函數(shù)求解52-55
• 3.8 優(yōu)化平臺55-57
• 3.9 本章小結(jié)57-58
• 第四章 煤氣化過程的優(yōu)化58-66
• 4.1 煤氣化過程的性能指標58-59
• 4.2 煤氣化多目標優(yōu)化模型59-63
• 4.3 煤氣化過程多目標優(yōu)化求解63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 空分過程的優(yōu)化66-74
• 5.1 空分過程分析66-68
• 5.2 空分過程多目標優(yōu)化模型68-70
• 5.3 空分過程的多目標優(yōu)化求解70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-75
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果81

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