煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術及工藝過程分析

前言

據(jù)2010年6月《BP世界能源統(tǒng)計》報告，2009年煤占世界能源消費的比例達294%，是1970年以來的最高值，同年中國的煤消費量占到世界煤消費總量的469%。盡管中國的煤在化石能源中相對豐富，由于如此巨大的消費量，當年煤的儲采比（R/P）也僅為38，大大低于119的世界平均值。即使根據(jù)中國工程院對中國能源中長期發(fā)展戰(zhàn)略研究的樂觀估計，到2020年煤的需求量仍高達336億噸（事實上到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“以煤為主的能源結構在未來較長時期內難以根本改變”。與此同時，煤作為燃料和原料的轉化利用，由于技術水平所限，對環(huán)境和氣候造成的負面影響也將因為其主體地位而成為“禍首”。所以，“推進傳統(tǒng)能源清潔高效利用”，特別是“加強煤的清潔高效綜合利用”，就理所當然是國家的重大需求和煤科學技術界與煤生產(chǎn)消費行業(yè)義不容辭的責任。 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；煤利用前的預處理；煤利用中的污染控制與凈化；新型清潔煤燃燒；先進煤發(fā)電；先進輸電；煤潔凈高效轉化；煤基多聯(lián)產(chǎn)；煤利用過程中的節(jié)能等主要內容。其中，煤基多聯(lián)產(chǎn)是指以煤氣化（和/或煤焦化）為基礎的熱電化多聯(lián)產(chǎn)，這種先進類型的多聯(lián)產(chǎn)是可以將先進煤發(fā)電和煤潔凈高效轉化所涉及的主要單元過程集成優(yōu)化，實現(xiàn)提高效率、降低成本、節(jié)能減排，達到系統(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)電是將煤的化學能轉化為熱能再轉換為電能，最高能效40%左右；煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）是將煤的化學能轉化為化學能和熱能再轉換為電能，最高能效45%左右；先進的多聯(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/可燃氣體，合成氣經(jīng)催化轉化制得液體燃料和化學品，可燃氣體經(jīng)燃氣輪機或燃料電池發(fā)電，同時將可燃氣體（含合成弛放氣）的余熱回收，推動蒸汽輪機發(fā)電，一方面是將煤的化學能經(jīng)潔凈的化學能再轉換為電能，另一方面轉化為能量密度更高的替代燃料和價值更大的化學品，因此，最高能效可達60%左右。早在Williams 2000年的世界評估報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%，單位能價下降27%，煤耗降低91%。

內容概要

　　《現(xiàn)代煤化工技術叢書：煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術及工藝過程分析》通過對煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術的發(fā)展變遷和多聯(lián)產(chǎn)工藝中所涉及關鍵技術和主要工藝單元技術的介紹，對目前多聯(lián)產(chǎn)建設過程中工藝的配置、產(chǎn)品的選擇及相關的系統(tǒng)特性進行了分析，對我國多聯(lián)產(chǎn)技術發(fā)展中存在的問題，面臨的機會和挑戰(zhàn)進行了論述，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、相關科研部門、大專院校研究人員和師生參考。

作者簡介

作者：李文英，太原理工大學，教授，教育部長江學者

書籍目錄

1 1熱電聯(lián)產(chǎn)技術的特點11 2熱電聯(lián)產(chǎn)技術的發(fā)展31 2 1國外熱電聯(lián)產(chǎn)技術的發(fā)展31 2 2國內熱電聯(lián)產(chǎn)技術的發(fā)展31 3熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的形式51 3 1蒸汽輪機熱電聯(lián)產(chǎn)61 3 2燃氣輪機熱電聯(lián)產(chǎn)71 3 3燃氣輪機蒸汽輪機聯(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262 1熱電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特點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312 2 2國內熱電化多聯(lián)產(chǎn)技術研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢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)化與流程結構形式不同的多聯(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化學產(chǎn)品的選擇及其在聯(lián)產(chǎn)過程中的特點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)工程實例——兗礦集團煤氣化發(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)682 6 1主要設備裝置及關鍵技術702 6 2投運情況與經(jīng)濟效益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772 7 2我國熱電化多聯(lián)產(chǎn)主要發(fā)展趨勢77參考文獻793 1煤氣化技術823 1 1煤氣化技術發(fā)展823 1 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)煤氣化技術的選擇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893 1 5所選煤氣化技術性能對比1223 2高溫除塵技術1263 2 1過濾除塵技術1273 2 2旋風除塵技術1323 2 3靜電除塵技術1343 2 4高溫除塵工藝的綜合評估1353 3合成氣重整單元1363 3 1合成氣轉化對能量利用的效果1363 3 2重整反應條件對轉化率的影響1363 3 3催化劑1403 4高溫脫硫技術1423 4 1高溫脫硫在整個多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的地位1423 4 2高溫脫硫技術的新方法、新技術1433 4 3目前高溫脫硫技術存在的問題及展望1453 5氣體分離技術1463 5 1原料氣的分離1473 5 2產(chǎn)品氣的分離1483 6化學品合成技術1513 6 1化學品合成在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的作用與地位1513 6 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中化學品合成的選擇1533 6 3多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的化學品合成工藝1553 6 4化學品合成中的問題1683 7煤基燃氣熱機發(fā)電技術及余熱利用1703 7 1蒸汽輪機構成1713 7 2燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)1863 7 3余熱鍋爐1973 7 4燃氣內燃機及熱電聯(lián)產(chǎn)205參考文獻2084 1優(yōu)化方法及工具2154 2優(yōu)化理論基礎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)化與評價2254 4 1二甲醚合成的優(yōu)化2264 4 2CH4/CO2催化重整反應器操作參數(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)的概念設計與評價235參考文獻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)濟性分析2425 3 1評價體系2435 3 2評價指標2515 4雙氣頭多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模式的經(jīng)濟性評價2675 4 1潔凈氣化煤氣/焦爐煤氣合成醇醚燃料流程的經(jīng)濟評價2685 4 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和單產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性比較2735 4 3生產(chǎn)規(guī)模對流程經(jīng)濟性的影響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2785 5 1低碳經(jīng)濟提出的背景和意義2785 5 2多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的低碳產(chǎn)品及利用2795 6結束語281參考文獻281

編輯推薦

《現(xiàn)代煤化工技術叢書:煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術及工藝過程分析》為“十一五”國家重點圖書。以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)是公認的煤潔凈高效利用的主要技術途徑，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)化實例。

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