煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)及工藝過程分析

前言

據(jù)2010年6月《BP世界能源統(tǒng)計(jì)》報(bào)告，2009年煤占世界能源消費(fèi)的比例達(dá)294%，是1970年以來的最高值，同年中國的煤消費(fèi)量占到世界煤消費(fèi)總量的469%。盡管中國的煤在化石能源中相對(duì)豐富，由于如此巨大的消費(fèi)量，當(dāng)年煤的儲(chǔ)采比（R/P）也僅為38，大大低于119的世界平均值。即使根據(jù)中國工程院對(duì)中國能源中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略研究的樂觀估計(jì)，到2020年煤的需求量仍高達(dá)336億噸（事實(shí)上到2010年底，已接近這一數(shù)量），占一次能源需求量的57%；到2050年，雖然理想比例降為35%，但總量仍有273億噸。因此，中國“以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在未來較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以根本改變”。與此同時(shí)，煤作為燃料和原料的轉(zhuǎn)化利用，由于技術(shù)水平所限，對(duì)環(huán)境和氣候造成的負(fù)面影響也將因?yàn)槠渲黧w地位而成為“禍?zhǔn)住?。所以，“推進(jìn)傳統(tǒng)能源清潔高效利用”，特別是“加強(qiáng)煤的清潔高效綜合利用”，就理所當(dāng)然是國家的重大需求和煤科學(xué)技術(shù)界與煤生產(chǎn)消費(fèi)行業(yè)義不容辭的責(zé)任。 從廣義上講，煤的清潔高效綜合利用包括煤的安全、高效、綠色開采；煤利用前的預(yù)處理；煤利用中的污染控制與凈化；新型清潔煤燃燒；先進(jìn)煤發(fā)電；先進(jìn)輸電；煤潔凈高效轉(zhuǎn)化；煤基多聯(lián)產(chǎn)；煤利用過程中的節(jié)能等主要內(nèi)容。其中，煤基多聯(lián)產(chǎn)是指以煤氣化（和/或煤焦化）為基礎(chǔ)的熱電化多聯(lián)產(chǎn)，這種先進(jìn)類型的多聯(lián)產(chǎn)是可以將先進(jìn)煤發(fā)電和煤潔凈高效轉(zhuǎn)化所涉及的主要單元過程集成優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)提高效率、降低成本、節(jié)能減排，達(dá)到系統(tǒng)整體資源、能源、環(huán)境綜合效益最佳的煤清潔高效綜合利用途徑。 單一的燃煤發(fā)電是將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能再轉(zhuǎn)換為電能，最高能效40%左右；煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）是將煤的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能再轉(zhuǎn)換為電能，最高能效45%左右；先進(jìn)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是將煤熱解、部分氣化或完全氣化制得合成氣/可燃?xì)怏w，合成氣經(jīng)催化轉(zhuǎn)化制得液體燃料和化學(xué)品，可燃?xì)怏w經(jīng)燃?xì)廨啓C(jī)或燃料電池發(fā)電，同時(shí)將可燃?xì)怏w（含合成弛放氣）的余熱回收，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，一方面是將煤的化學(xué)能經(jīng)潔凈的化學(xué)能再轉(zhuǎn)換為電能，另一方面轉(zhuǎn)化為能量密度更高的替代燃料和價(jià)值更大的化學(xué)品，因此，最高能效可達(dá)60%左右。早在Williams 2000年的世界評(píng)估報(bào)告中就得到如下的數(shù)據(jù)：電、熱、氣、甲醇單產(chǎn)與四聯(lián)產(chǎn)相比，四聯(lián)產(chǎn)投資可減少37%，單位能價(jià)下降27%，煤耗降低91%。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書：煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)及工藝過程分析》通過對(duì)煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展變遷和多聯(lián)產(chǎn)工藝中所涉及關(guān)鍵技術(shù)和主要工藝單元技術(shù)的介紹，對(duì)目前多聯(lián)產(chǎn)建設(shè)過程中工藝的配置、產(chǎn)品的選擇及相關(guān)的系統(tǒng)特性進(jìn)行了分析，對(duì)我國多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展中存在的問題，面臨的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)進(jìn)行了論述，提出在我國目前能源環(huán)境條件下可能的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案?！　”緯晒┠茉椿ぱ芯糠较虻纳a(chǎn)單位、相關(guān)科研部門、大專院校研究人員和師生參考。

作者簡(jiǎn)介

作者：李文英，太原理工大學(xué)，教授，教育部長(zhǎng)江學(xué)者

書籍目錄

1 1熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的特點(diǎn)11 2熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展31 2 1國外熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展31 2 2國內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展31 3熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的形式51 3 1蒸汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)61 3 2燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)71 3 3燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)81 3 4其他類型111 4我國熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展存在的問題231 5熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展前景與展望24參考文獻(xiàn)262 1熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)292 2熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展312 2 1國外熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)312 2 2國內(nèi)熱電化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)342 2 3熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展模式362 3熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的基本類型372 3 1集成優(yōu)化與流程結(jié)構(gòu)形式不同的多聯(lián)產(chǎn)分類及特性372 3 2行業(yè)多聯(lián)產(chǎn)分類及特性462 4熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展中存在的問題622 5化學(xué)產(chǎn)品的選擇及其在聯(lián)產(chǎn)過程中的特點(diǎn)652 5 1甲醇662 5 2二甲醚662 5 3甲酸672 5 4乙二醇672 5 5煤制天然氣672 5 6煤制烯烴672 5 7甲醇制丙烯682 6典型熱電化多聯(lián)產(chǎn)工程實(shí)例——兗礦集團(tuán)煤氣化發(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)682 6 1主要設(shè)備裝置及關(guān)鍵技術(shù)702 6 2投運(yùn)情況與經(jīng)濟(jì)效益762 7熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展前景與展望772 7 1世界熱電化多聯(lián)產(chǎn)主要發(fā)展趨勢(shì)772 7 2我國熱電化多聯(lián)產(chǎn)主要發(fā)展趨勢(shì)77參考文獻(xiàn)793 1煤氣化技術(shù)823 1 1煤氣化技術(shù)發(fā)展823 1 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)煤氣化技術(shù)的選擇833 1 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)煤氣化工藝的選擇853 1 4氣流床氣化技術(shù)893 1 5所選煤氣化技術(shù)性能對(duì)比1223 2高溫除塵技術(shù)1263 2 1過濾除塵技術(shù)1273 2 2旋風(fēng)除塵技術(shù)1323 2 3靜電除塵技術(shù)1343 2 4高溫除塵工藝的綜合評(píng)估1353 3合成氣重整單元1363 3 1合成氣轉(zhuǎn)化對(duì)能量利用的效果1363 3 2重整反應(yīng)條件對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響1363 3 3催化劑1403 4高溫脫硫技術(shù)1423 4 1高溫脫硫在整個(gè)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的地位1423 4 2高溫脫硫技術(shù)的新方法、新技術(shù)1433 4 3目前高溫脫硫技術(shù)存在的問題及展望1453 5氣體分離技術(shù)1463 5 1原料氣的分離1473 5 2產(chǎn)品氣的分離1483 6化學(xué)品合成技術(shù)1513 6 1化學(xué)品合成在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的作用與地位1513 6 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學(xué)品合成的選擇1533 6 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的化學(xué)品合成工藝1553 6 4化學(xué)品合成中的問題1683 7煤基燃?xì)鉄釞C(jī)發(fā)電技術(shù)及余熱利用1703 7 1蒸汽輪機(jī)構(gòu)成1713 7 2燃?xì)廨啓C(jī)及聯(lián)合循環(huán)1863 7 3余熱鍋爐1973 7 4燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)及熱電聯(lián)產(chǎn)205參考文獻(xiàn)2084 1優(yōu)化方法及工具2154 2優(yōu)化理論基礎(chǔ)2164 2 1聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程的工藝參數(shù)優(yōu)化2174 2 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的耦合集成理論研究2184 2 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)境污染控制研究2204 2 4多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化2214 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中各工藝組合的匹配及優(yōu)化需考慮的問題2244 4雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化與評(píng)價(jià)2254 4 1二甲醚合成的優(yōu)化2264 4 2CH4/CO2催化重整反應(yīng)器操作參數(shù)的優(yōu)化2294 4 3液相一步法二甲醚合成反應(yīng)器操作參數(shù)的優(yōu)化2314 5三種雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)235參考文獻(xiàn)2375 1能量利用效率2395 2元素的循環(huán)利用率2405 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析2425 3 1評(píng)價(jià)體系2435 3 2評(píng)價(jià)指標(biāo)2515 4雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模式的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)2675 4 1潔凈氣化煤氣/焦?fàn)t煤氣合成醇醚燃料流程的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)2685 4 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和單產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性比較2735 4 3生產(chǎn)規(guī)模對(duì)流程經(jīng)濟(jì)性的影響2745 4 4產(chǎn)品生產(chǎn)成本敏感性分析2775 5煤炭資源低碳化利用技術(shù)2785 5 1低碳經(jīng)濟(jì)提出的背景和意義2785 5 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的低碳產(chǎn)品及利用2795 6結(jié)束語281參考文獻(xiàn)281

編輯推薦

《現(xiàn)代煤化工技術(shù)叢書:煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)及工藝過程分析》為“十一五”國家重點(diǎn)圖書。以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)是公認(rèn)的煤潔凈高效利用的主要技術(shù)途徑，通過非多聯(lián)產(chǎn)和多聯(lián)產(chǎn)過程的分析，給出多聯(lián)產(chǎn)的創(chuàng)新優(yōu)化實(shí)例。

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