基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)

內(nèi)容概要

本書是集十多年研究成果而編撰的有關(guān)多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)的一部專著，涵蓋了多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的概念、建模方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成和優(yōu)化方法、系統(tǒng)特性規(guī)律、系統(tǒng)綜合分析與評(píng)價(jià)、在我國的實(shí)施前景、對(duì)CO2減排的影響等內(nèi)容，并展示了一系列多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用流程。　　本書可供從事多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)研究的專業(yè)人員以及能源、化工領(lǐng)域的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)人員閱讀參考。

作者簡介

倪維斗，男，清華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國工程院院士。1932年出生于上?！，F(xiàn)任《Frontiers of Energy and Power Engineering in China》雜志主編。
    1950年進(jìn)入清華大學(xué)，1951被保送到原蘇聯(lián)莫斯科包曼高等工業(yè)學(xué)院就讀，1957年獲證書工程師學(xué)位，1957年畢業(yè)后回清華大學(xué)任教。1960年至1962年赴原蘇聯(lián)列寧格勒加里寧工學(xué)院攻讀研究生，獲副博士學(xué)位。1990年被俄羅斯圣彼得堡國立技術(shù)大學(xué)授予榮譽(yù)博士。
    歷任清華大學(xué)熱能系、汽車系主任，副校長，校務(wù)委員會(huì)副主任，煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國家“攀登計(jì)劃”8項(xiàng)目首席專家，1991年被選為國際高?？茖W(xué)院院士，1999年當(dāng)選中國工程院院士。曾任北京市科協(xié)副主席，國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃專家顧問組第一屆和第二屆成員，教育部科技委委員，教育部科技委主任等職。
    長期從事熱力渦輪機(jī)系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)方面的研究，全面系統(tǒng)地發(fā)展了復(fù)雜熱力系統(tǒng)及其關(guān)鍵部件的先進(jìn)建模方法和一系列新的控制策略；在建立大型火電機(jī)組性能與振動(dòng)遠(yuǎn)程在線檢測(cè)與診斷系統(tǒng)中獲得重要?jiǎng)?chuàng)新性成果；大力推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)在我國的研究、開發(fā)和應(yīng)用，對(duì)先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)的消化、吸收、應(yīng)用和推廣發(fā)揮了組織和指導(dǎo)作用。曾獲國家教委、電力部科技進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)，國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，國家優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，學(xué)術(shù)著作多部。
    20世紀(jì)90年代，針對(duì)我國以煤炭為主要能源的國情，提出了以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能源戰(zhàn)略是實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和能源可持續(xù)發(fā)展的重要出路的觀點(diǎn)，并在國內(nèi)外大力倡導(dǎo)多聯(lián)產(chǎn)戰(zhàn)略的研究和實(shí)施。近10年來，對(duì)我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略開展了大量研究，主持“我國替代能源發(fā)展戰(zhàn)略”以及“我國節(jié)能發(fā)展戰(zhàn)略”等多項(xiàng)國家能源戰(zhàn)略研究課題，對(duì)我國在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和機(jī)動(dòng)化并舉的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程中的多維度能源問題進(jìn)行了深入的分析和闡釋，對(duì)我國在能源安全、環(huán)境保護(hù)和碳排放等多重約束下的可持續(xù)發(fā)展途徑和策略，提出了一些重要的看法和建議。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)生的背景　　1.1.1　我國能源面臨的挑戰(zhàn)　　1.1.2　多聯(lián)產(chǎn)是綜合解決我國能源挑戰(zhàn)的重要途徑　　1.1.3　多聯(lián)產(chǎn)是 IGCC的延續(xù)和發(fā)展　1.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的基本構(gòu)成及概念　1.3　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的特征及涉及的研究內(nèi)容　參考文獻(xiàn)第2章　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)仿真工具平臺(tái)　2.1　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)仿真平臺(tái)的架構(gòu)　　2.1.1　仿真平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃與確定　　2.1.2　處理問題分類　　2.1.3　平臺(tái)功能需求　　2.1.4　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)仿真區(qū)別于傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)仿真的本質(zhì)特征　　2.1.5　多聯(lián)產(chǎn)仿真平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)　2.2　基于底層算法的仿真平臺(tái)　　2.2.1　重要功能模塊　　2.2.2　算法及接口技術(shù)　　2.2.3　物性系統(tǒng)　2.3　Aspen Plus與GT Pro聯(lián)合計(jì)算仿真平臺(tái)的開發(fā)　　2.3.1　多平臺(tái)協(xié)同模擬的思路提出　　2.3.2　由獨(dú)立的單元過程bkp組建化工流程模擬系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)第3章　多聯(lián)產(chǎn)通用單元過程模型　3.1　CO變換　　3.1.1　Co-Mo催化劑動(dòng)力學(xué)方程　　3.1.2　Shell煤氣化工藝制甲醇變換流程的Aspen模擬　　3.1.3　Texaco煤氣化爐制甲醇變換過程的工藝　3.2　凈化——脫硫脫碳　　3.2.1　高溫干法脫硫　　3.2.2　MDEA　　3.2.3　低溫甲醇洗（Rectisol）　3.3　CH4與CO2重整　　3.3.1　重整工藝比較　　3.3.2　氣化煤氣與焦?fàn)t煤氣自熱重整技術(shù)模擬　　3.3.3　甲烷轉(zhuǎn)化率對(duì)自熱重整過程性能影響的討論　3.4　甲醇精餾　　3.4.1　流程　　3.4.2　工藝參數(shù)的計(jì)算基礎(chǔ)　　3.4.3　工藝參數(shù)的確定　　3.4.4　甲醇精餾過程的Aspen模擬結(jié)果　　3.4.5　精餾過程變負(fù)荷討論　3.5　空氣分離　　3.5.1　模型建立要點(diǎn)　　3.5.2　模擬結(jié)果分析　3.6　氣化爐　　3.6.1　模型結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及比較　　3.6.2　Shell氣化工藝模擬與結(jié)果討論　3.7　甲醇合成　　3.7.1　甲醇合成反應(yīng)過程及動(dòng)力學(xué)方程　　3.7.2　甲醇合成工藝介紹　　3.7.3　模型操作參數(shù)設(shè)計(jì)　　3.7.4　模擬結(jié)果與分析　　3.7.5　基于空速和循環(huán)比的變負(fù)荷調(diào)節(jié)策略　參考文獻(xiàn)第4章　現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)建模　4.1　冷卻透平模型　　4.1.1　透平第一級(jí)冷卻空氣量的估算　　4.1.2　透平變工況模型　4.2　壓氣機(jī)性能計(jì)算模型　4.3　燃燒室模型　4.4　蒸汽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況模型　4.5　商業(yè)軟件GT Pro　附錄4-1　燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)及符號(hào)說明　附錄4-2　透平進(jìn)口溫度及效率的定義　附錄4-3　透平冷卻技術(shù)及術(shù)語簡介　附錄4-4　幾種冷卻方式的冷卻空氣比例的推導(dǎo)過程　參考文獻(xiàn)第5章　整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的集成　5.1　純氧氣化IGCC系統(tǒng)　　5.1.1　純氧氣化IGCC系統(tǒng)關(guān)鍵部件的選擇　　5.1.2　氣化爐　　5.1.3　余熱鍋爐　　5.1.4　氣化爐合成氣冷卻器與余熱鍋爐的匹配　　5.1.5　水煤氣變換反應(yīng)的影響　　5.1.6　IGCC空分整體化　5.2　空氣氣化IGCC系統(tǒng)　　5.2.1　獨(dú)立空分布置和整體化布置　　5.2.2　系統(tǒng)效率分析　　5.2.3　系統(tǒng)壓縮功耗分析　　5.2.4　空氣氣化在減排CO2方面的優(yōu)勢(shì)　參考文獻(xiàn)第6章　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱力學(xué)分析　6.1　基于白箱模型的過程用能分析　　6.1.1　煤氣化過程的黑箱模型　　6.1.2　煤氣化過程的白箱模型　　6.1.3　過程用能分析　6.2　基于白箱模型的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)用能分析　　6.2.1　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)損分解模型　　6.2.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及分產(chǎn)系統(tǒng)方案選取及模擬　　6.2.3　系統(tǒng)的節(jié)能分析　6.3　甲醇/電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能耗分析　　6.3.1　能耗模型的建立　　6.3.2　節(jié)能條件　　6.3.3　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)化電分?jǐn)偟睦碚撃Ｐ汀　?.3.4　不同配置形式的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能耗特性　6.4　給定規(guī)模下多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案的選擇　參考文獻(xiàn)第7章　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的變工況特性　7.1　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)變工況的主導(dǎo)因素　　7.1.1　用主導(dǎo)因素法分析多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)變工況　　7.1.2　確定主導(dǎo)因素的基本方法　　7.1.3　串聯(lián)系統(tǒng)變工況的主導(dǎo)因素　　7.1.4　并聯(lián)系統(tǒng)變工況的主導(dǎo)因素　　7.1.5　串并聯(lián)系統(tǒng)變工況的主導(dǎo)因素　7.2　變工況設(shè)計(jì)的一般規(guī)律　　7.2.1　并聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與變負(fù)荷運(yùn)行特性　　7.2.2　串聯(lián)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)規(guī)律和變負(fù)荷運(yùn)行特性　　7.2.3　串并聯(lián)系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)規(guī)律和變負(fù)荷運(yùn)行特性　7.3　三種多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的對(duì)比　　7.3.1　變負(fù)荷能力　　7.3.2　變負(fù)荷運(yùn)行特性　7.4　盈余度對(duì)系統(tǒng)設(shè)備投資的影響　參考文獻(xiàn)第8章　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合分析與評(píng)價(jià)　8.1　統(tǒng)一基準(zhǔn)的能量分析方法　　8.1.1　化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中物流具有的能量形式　　8.1.2　氣化反應(yīng)過程的能量損失與計(jì)算　　8.1.3　基于德士古激冷氣化爐的IGCC系統(tǒng)　　8.1.4　結(jié)果和討論　8.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析　　8.2.1　熱經(jīng)濟(jì)學(xué)矩陣分析方法　　8.2.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性分析的物理模型　　8.2.3　熱經(jīng)濟(jì)性分析的數(shù)學(xué)模型和相關(guān)數(shù)據(jù)　　8.2.4　熱經(jīng)濟(jì)性計(jì)算結(jié)果和討論　8.3　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能值評(píng)估　　8.3.1　能值分析的基本概念及理論［11～13］　　8.3.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能值分析　　8.3.3　燃料-電力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能值分析　8.4　IGCC系統(tǒng)的可靠性分析與設(shè)計(jì)　　8.4.1　系統(tǒng)可靠性工程的基本概念　　8.4.2　IGCC系統(tǒng)的可靠性　　8.4.3　IGCC系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)　8.5　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)　　8.5.1　AHP方法簡介　　8.5.2　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的綜合性能評(píng)價(jià)　參考文獻(xiàn)第9章　典型的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　9.1　甲醇/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　　9.1.1　幾種典型流程布置及其特點(diǎn)　　9.1.2　甲醇/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分析與比較　　9.1.3　甲醇/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析　　9.1.4　甲醇/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與單產(chǎn)系統(tǒng)的分析　9.2　“雙氣頭”多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　　9.2.1　概述　　9.2.2　“雙氣頭”多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程　　9.2.3　工業(yè)規(guī)?！半p氣頭”甲醇/電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配置優(yōu)化　　9.2.4　“雙氣頭”多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)CO2減排特性　　9.2.5　“催化一體化合成”工藝設(shè)計(jì)、模擬與經(jīng)濟(jì)分析　9.3　煤氣化高溫燃料電池混合循環(huán)系統(tǒng)　　9.3.1　系統(tǒng)流程　　9.3.2　煤氣化高溫燃料電池混合循環(huán)系統(tǒng)分析　　9.3.3　能量利用及CO2排放情況　　9.3.4　SOFC的雙重功能　參考文獻(xiàn)第10章　中國實(shí)施多聯(lián)產(chǎn)及二氧化碳捕捉和埋存的地域圖景分析　10.1　中國煤炭資源分布　　10.1.1　概述　　10.1.2　中國高硫煤的分布　10.2　中國實(shí)施CO2捕捉和埋存的地理圖景　　10.2.1　CO2減排和回收的不同層次和階段　　10.2.2　中國內(nèi)地適合采用EOR的區(qū)域分布　　10.2.3　中國適合采用ECBM的區(qū)域分布　　10.2.4　中國陸上適合埋存CO2的深部含鹽水層分布　10.3　考慮煤炭與CO2運(yùn)輸?shù)亩嗦?lián)產(chǎn)選址地域圖景　　10.3.1　CO2的埋存容量匹配　　10.3.2　CO2和煤炭的運(yùn)輸比較　　10.3.3　基于GIS的多聯(lián)產(chǎn)選址地域圖景　參考文獻(xiàn)第11章　多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的流程創(chuàng)新　11.1　風(fēng)能/煤基甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　　11.1.1　我國風(fēng)能利用現(xiàn)狀　　11.1.2　風(fēng)能和煤炭資源綜合利用　　11.1.3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與流程模擬　11.2　電/代用天然氣多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　　11.2.1　坑口煤制SNG　　11.2.2　電/SNG聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)　　11.2.3　基于電/SNG聯(lián)產(chǎn)的新型CO2減排發(fā)電系統(tǒng)　參考文獻(xiàn)名詞索引

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：綜上所述，以上幾種方法均存在自身不可克服的障礙和缺陷，所以對(duì)于當(dāng)前研究的多聯(lián)產(chǎn)仿真平臺(tái)，亟須建立一個(gè)高度計(jì)算機(jī)化的完備物性計(jì)算系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足以下幾點(diǎn)要求：普適性（針對(duì)大多數(shù)化工流程中涉及的物種及混合物）、小數(shù)據(jù)交換量、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。由于研究對(duì)象通常是包含多種組分的混合物，所以前兩種依賴于已有物性數(shù)據(jù)庫的做法不再可行，基于以上考慮，構(gòu)建計(jì)算機(jī)化的物性系統(tǒng)就必須放棄傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)插值或擬合的方法，而采用計(jì)算物性的方法。計(jì)算物性不再需要存儲(chǔ)大量的物性數(shù)據(jù)，也不再拘泥于僅有物種或混合物的物性數(shù)據(jù)，理論上可以處理任意組分的混合物，可擴(kuò)展性也較好。但是采用計(jì)算的方法也需要克服以下難點(diǎn)：首先是對(duì)物質(zhì)的分類所需依據(jù)的原則以及針對(duì)每類物質(zhì)所要采用的最佳計(jì)算方法；其次是保證計(jì)算的速度，不能使其成為系統(tǒng)計(jì)算的瓶頸；最后需要保證所選擇的算法中要使用的各類參數(shù)和常數(shù)可適用于絕大多數(shù)多組分混合物或是可在計(jì)算中進(jìn)行適當(dāng)簡化，不需要用戶過多介入物性部分的計(jì)算工作。針對(duì)以上問題，本節(jié)將討論如何創(chuàng)建一個(gè)普適而完善的計(jì)算機(jī)化物性系統(tǒng)解決方案。該解決方案將闡述如何建立一個(gè)可以處理任意相態(tài)、任意種類純物質(zhì)混合物、高效而穩(wěn)定的物性計(jì)算系統(tǒng)，快速計(jì)算各類復(fù)雜混合物的各種熱力學(xué)函數(shù)值。整個(gè)物性計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程獨(dú)立于特定平臺(tái)及特定系統(tǒng)，可以使用在各種與動(dòng)力一化工相關(guān)的仿真平臺(tái)開發(fā)中。具體實(shí)現(xiàn)思路如下：①首先對(duì)物性數(shù)據(jù)的種類根據(jù)計(jì)算需要進(jìn)行一定的劃分；②根據(jù)不同物質(zhì)的物理性質(zhì)制定一定的分類規(guī)則，諸如特殊物質(zhì)、一般物質(zhì)、混合物、極性非極性等；③對(duì)每一種類物質(zhì)的常見物性計(jì)算方法進(jìn)行討論，從中選擇合適的算法并確定最終求解方案；④對(duì)不同種類算法和屬性進(jìn)行模塊封裝，并制定合理的流程結(jié)構(gòu)，構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)化物性系統(tǒng)。

編輯推薦

《清華大學(xué)學(xué)術(shù)專著:基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)》是由清華大學(xué)出版社出版的。

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