焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)及其優(yōu)化研究

【摘要】： 目前我國能源利用率低,很多產(chǎn)品單位能耗與發(fā)達(dá)國家相比差距很大,各類工業(yè)爐窯排空的廢氣熱值占窯爐總能耗的20%以上,廢氣余熱利用率僅為4%-5%,因此有很大的節(jié)能潛力。本文以湖南省資興焦電股份有限公司剩余焦?fàn)t煤氣發(fā)電項目為研究對象,選配了合理的發(fā)電系統(tǒng),并對發(fā)電主機和余熱利用設(shè)備進(jìn)行熱力計算。以降低能耗、提高經(jīng)濟收益為目標(biāo),對不同進(jìn)氣量下的開機臺數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)求解。 本文的主要內(nèi)容與結(jié)論如下： (1)選擇最佳發(fā)電系統(tǒng)方案,進(jìn)行主要設(shè)備選型。發(fā)電主機選用了勝利動力機械有限公司研發(fā)的12V190型燃?xì)鈨?nèi)燃機,配套使用電機型號為1 FC6 406-4LA42-Z,尾氣余熱利用設(shè)備選用了青島凱能生產(chǎn)的KNPT型煙道式針形管余熱鍋爐。根據(jù)焦?fàn)t煤氣的產(chǎn)量,本系統(tǒng)共由14臺套內(nèi)燃機和余熱鍋爐組成,并分二期完成施工。 (2)對項目的測控系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計選型,并簡要介紹了控制系統(tǒng)的工作原理。 (3)利用C++編程對燃?xì)鈨?nèi)燃機進(jìn)行了熱力計算,并用Matlab繪制出了相應(yīng)效率曲線圖。計算了燃?xì)鈨?nèi)燃機不同運行工況下的發(fā)電量和煤氣耗量。結(jié)果表明,隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增大,其有效功率不斷增大,且達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時有效功率最大；有效氣耗率則隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速增大而減小,額定轉(zhuǎn)速時有效氣耗率為286.7g／kWh。從而得出,為使發(fā)動機效率最高,每臺機組應(yīng)盡可能在額定轉(zhuǎn)速下運行的結(jié)論。 (4)采用對數(shù)平均溫差法和傳熱單元數(shù)法相結(jié)合的方法,對燃?xì)鈨?nèi)燃機尾氣余熱利用設(shè)備——針形管余熱鍋爐進(jìn)行了傳熱計算,得到了不同運行工況下的蒸汽產(chǎn)量,并繪制了蒸汽產(chǎn)量隨內(nèi)燃機負(fù)荷變化的曲線圖。結(jié)果表明,隨著排煙溫度的升高和內(nèi)燃機負(fù)荷的增大,余熱鍋爐的產(chǎn)氣量隨之增加,當(dāng)內(nèi)燃機接近滿負(fù)荷時,單臺余熱鍋爐的產(chǎn)氣量達(dá)到最大值365.3kg／h。 (5)討論了不同進(jìn)氣量下的機組最優(yōu)運行臺數(shù),獲得了焦?fàn)t煤氣流量對整個系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響,提出了系統(tǒng)優(yōu)化運行方案；通過對整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性評價,得出投資回收期約為4年的結(jié)論。 應(yīng)用效果表明,本文的所構(gòu)建的焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng),運行穩(wěn)定可靠,操作維護(hù)方便,年創(chuàng)利稅543萬元。對于像資興焦電公司利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電這樣的綜合利用項目,不僅可以節(jié)約能源,減少環(huán)境污染,符合國家節(jié)能減排政策,且可為公司創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。此外,本論文的研究結(jié)果可為該公司焦?fàn)t煤氣發(fā)電機組的優(yōu)化運行提供依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：焦?fàn)t煤氣發(fā)電 燃?xì)鈨?nèi)燃機 針形管余熱鍋爐 熱力計算 運行優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM619
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題背景11-13
• 1.2 論文研究的目的和意義13
• 1.3 本文的研究內(nèi)容13-15
• 第2章 文獻(xiàn)綜述15-24
• 2.1 煤氣發(fā)電現(xiàn)狀和進(jìn)展15-20
• 2.1.1 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)與利用現(xiàn)狀15-16
• 2.1.2 煤氣發(fā)電方式的介紹16-17
• 2.1.3 三種發(fā)電方式的比較17-18
• 2.1.4 焦?fàn)t煤氣發(fā)電現(xiàn)狀18-20
• 2.2 高溫尾氣的余熱利用方法與技術(shù)進(jìn)展20-21
• 2.2.1 余熱的直接利用20
• 2.2.2 余熱發(fā)電20-21
• 2.2.3 綜合回收系統(tǒng)21
• 2.3 多機組優(yōu)化運行的研究方法21-23
• 2.3.1 啟發(fā)式方法22
• 2.3.2 動態(tài)規(guī)劃法22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)選型與配置24-38
• 3.1 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)方案選擇24-27
• 3.1.1 方案簡介24
• 3.1.2 各種發(fā)電方案分析比較24-27
• 3.2 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)主機選型27-29
• 3.2.1 主機型號參數(shù)介紹27-28
• 3.2.2 燃?xì)鈨?nèi)燃機的特性28-29
• 3.2.3 主機配套設(shè)施29
• 3.3 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)余熱利用設(shè)備選型29-32
• 3.3.1 方案選擇29-30
• 3.3.2 針形管余熱鍋爐30-31
• 3.3.3 針形管余熱鍋爐的特點31-32
• 3.4 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)檢測控制系統(tǒng)的配置32-37
• 3.4.1 測控系統(tǒng)總述32-33
• 3.4.2 溫度控制系統(tǒng)33-34
• 3.4.3 速度控制系統(tǒng)34
• 3.4.4 空氣-焦?fàn)t煤氣控制系統(tǒng)34-35
• 3.4.5 工控機控制系統(tǒng)35-36
• 3.4.6 發(fā)電機組綜合控制系統(tǒng)36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 內(nèi)燃機組熱力計算與分析38-54
• 4.1 12V190型燃?xì)鈨?nèi)燃機簡介38
• 4.2 內(nèi)燃機循環(huán)計算38-47
• 4.2.1 壓縮階段39-41
• 4.2.2 燃燒階段41-43
• 4.2.3 膨脹過程43-44
• 4.2.4 排氣過程44-46
• 4.2.5 掃氣過程46-47
• 4.2.6 進(jìn)氣階段47
• 4.3 性能參數(shù)計算47-49
• 4.3.1 單缸參數(shù)47-49
• 4.3.2 整機參數(shù)49
• 4.4 計算程序49-51
• 4.4.1 程序介紹49
• 4.4.2 程序界面與運行結(jié)果49-51
• 4.5 內(nèi)燃機熱平衡計算51-52
• 4.6 變工況特性的計算52-53
• 4.7 本章小節(jié)53-54
• 第5章 針形管余熱鍋爐熱力計算與分析54-61
• 5.1 煙氣總放熱量的計算54-55
• 5.2 余熱鍋爐換熱面積的計算55-56
• 5.2.1 針肋傳熱效率的選取56
• 5.2.2 余熱鍋爐有效換熱面積56
• 5.3 蒸汽產(chǎn)量的計算56-57
• 5.4 余熱鍋爐產(chǎn)汽量隨內(nèi)燃機排煙溫度和煙氣流量的變化57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 多機組運行優(yōu)化與經(jīng)濟評價61-71
• 6.1 機組運行優(yōu)化的現(xiàn)實意義61-62
• 6.2 多機組運行優(yōu)化概述62
• 6.3 氣源流量變化對機組運行負(fù)荷的影響62-66
• 6.4 多機組負(fù)荷分配及其收益估算軟件66-67
• 6.5 焦?fàn)t煤氣發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟評價67-70
• 6.5.1 節(jié)能評估67-68
• 6.5.2 投資概算68-69
• 6.5.3 經(jīng)濟效益分析69-70
• 6.6 本章小結(jié)70-71
• 第7章 全文總結(jié)71-73
• 7.1 主要內(nèi)容與結(jié)論71-72
• 7.2 建議72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項目77-78
• 致謝78

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疆內(nèi)最大焦?fàn)t煤氣發(fā)電項目庫車開建    通訊員 書生　譚英熠

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