IGCC–甲醇多联产系统节能分析

为评价以气流床粉煤气化为基础的整体煤气化联合循环(IGCC)甲醇多联产系统配置方案,采用Aspen Plus软件对多联产系统进行系统模拟。配置方案中气化工艺分别采用废锅流程和激冷流程,IGCC和甲醇合成组合方式分别采用串联和并联,以相对节能率作为指标对所建立的多联产系统进行评价。结果表明:废锅流程节能效果优于激冷流程。废锅并联组合通往甲醇侧的合成气比例增大时,相对节能率随之增大;废锅串联组合合成甲醇循环气与新鲜气的比例增加时,相对节能率增大。采用分摊算法分别计算了IGCC甲醇废锅并联多联产系统的发电和甲醇合成的煤耗。随着通往甲醇合成侧的合成气量的增加,供电的煤耗显著减少,甲醇合成的煤耗略有减少。     

甲醇/电联产系统能耗特性

以一次能源消耗为统一基准推导了联产系统相对分产系统的相对收益、相对节能率和节能判据关系式。得到以化电比和联产系统效率表达的节能分区图,可以清楚地展示和比较国内外文献中多联产系统的节能效果。根据联产系统中合成气的不同利用途径,定义了联产气和非联产气,并据此建立了联产系统化电分摊的理论模型。以并联液相富CO一次通过多联产系统为例,对联产系统的节能原因进行了分析。结果表明：全系统的热量耦合是联产系统节能的主要原因。     

燃气轮机热电联产系统的热力特性和经济性评价

本文介绍燃气轮机热电联产系统蒸汽效率、电力效率、净热耗率、电热比、燃料利用率和燃料节约率等主要热力性能参数以及影响热电联产系统性能的有关参数.经(?)计由燃气轮机和余热锅炉组成三种型式的热电联产系统(即A、B和C 系统)的发电效率分别达33.5%、38.5%和41.2%,而电热比分别为0.704、1.08和5.46.最后,根据有关利润指数对三种系统的经济性作了评价,并经计算A、B 和C 系统的利润指数分别约为14.5元/瓦、15.3元/瓦和13.1元/瓦.     

双气头多联产系统的火用经济优化与分析

为探究多联产系统工艺条件、单元操作参数对系统经济性能的影响规律,实现以经济性能为第一考虑因素的工艺过程参数的优化,文中构建了产品的火用经济成本模型,通过对系统经济性能与生产过程工艺条件、单元操作参数间内在关系的认识和分析,建立对应关系,并将其作为经济优化的目标函数。以目前正在进行中试建设的合成气与富甲烷焦炉煤气为气源的"双气头"多联产系统为例,说明该经济优化模型的应用与优势。优化后系统产品单位火用经济成本从73.84减小到69.17 RMB/GJ;碳元素转化率达到61.45%,火用效率达到62.48%,较优化前分别提高了3.40个百分点和5.82个百分点。火用经济分析结果表明:产品火用经济成本降低的根本原因是化工过程参数的优化提高了化工过程与动力过程的耦合程度,能量利用效率最低的发电模块的火用耗系数从优化前的2.478降低到1.785。     

双气头多联产系统的相对节能率及其参照基准

多联产系统评价准则及其参照基准对系统集成开拓与设计优化至关重要,传统热力学性能指标难以全面科学地评估多能源输入、多功能系统性能特性。文中概述了目前采用相对节能率来评价联产系统性能时通常的做法和存在问题,从热力学基本方程和节能率定义出发推导出参照性能基准方程,提出一个半理论性参照分产系统折合性能的新参照基准,它将众多参照性能指标集中起来以一个折合指标描述,应用简便、又合理准确,为联产系统集成开拓与设计优化提供一个新的更好的参照基准。     

溴化锂吸收式制冷机在热电联产机组应用的节能分析

以热电冷三联产系统为对象,建立以热电比、热效率、制冷机性能系数以及分产参考系统的热力性能参数表示的联产系统,比分产系统易于工程应用。对此,以实际热电联产机组为例进行计算验证,表明三联产机组节能是有条件的,节能多少的关键取决于对供热机组的合理选择。吸收式制冷机对三联产系统节能率的影响很小。     

反应气 CO2含量对混合醇与电力联产系统物质能量转换的影响

建立了符合合成反应详细机制的固定床反应器模型,并对黑液气化合成混合醇联产电力的系统进行流程模拟与物流能流分析;提出不同反应气 CO2含量(YCO 2,tot)下,与燃机发电匹配的合成循环比;分析反应气 CO2含量对合成、发电、公用工程的影响;评价反应气 CO2含量对系统总能利用效率的影响。结果表明：联产系统的合成循环比随YCO 2,tot 增大而减小;根据 YCO 2,tot 对总能利用效率及公用工程消耗的影响,适宜的 YCO 2,tot 可选取1%。     

热电冷联产系统的能耗特性

从系统基础能源消耗角度建立联产系统相对于分产系统节能判断关系式，并以实际热电机组为例进行计算验证，探讨了热电比、热效率、性能系数等参数对联产系统能耗特性的影响，研究发现：热电联产及在此基础上的热电冷联产的节能需满足一定的条件，相对来讲，冷电联供节能条件较热电联产更为苛刻。热电比、热效率和性能系数对联产系统节能影响程度明显不同；在联产系统中多效吸收机的应用并不总能使联产系统节能率增加，即使满足节能条件，对系统节能率的提升数量级也很小；热电冷联产系统相对于分产系统不一定节能，但从能的梯级利用原理讲，联产与分产系统相比火用 损的减少是绝对的，而这一部分火用 损的差值是联产的收益，也是热电联产的本质所在，据此建立了新的热电分摊理论模型。     

循环流化床多联产系统的模型研究与性能预测

建立了循环流化床热电气多联产系统的整体数学模型,主要包括煤热解气化反应模型、循环流化床锅炉传热模型、焦油热裂解模型等。运用该模型进行了130 t/h循环流化床热电气多联产系统的设计计算,并就锅炉变负荷工况对系统性能影响进行了预测。     

热经济学结构理论在热电联产机组分析中的应用

利用热经济学结构理论和LIFO (后入先出 )模式 ,对热电联产机组 (前苏联ⅡT 135型 )热力系统的原料成本分布进行了研究。对复杂热力系统的物理结构进行了分析和简化。通过跟踪能量进出主蒸汽流的次序和数量 ,建立了热力系统的生产结构模型和热经济学成本计算模型 ,实际计算了多种产品的成本形成过程和各股能流的成本分布状况 ,并对原料成本进行了货币化处理。这些成本是热力系统运行状况评价的依据 ,也是多种终端产品定价的重要参考     

冷热电联供系统多目标优化研究

在研究冷热电联供系统发展现状与运行原理的基础上,以冷热电联供系统相对于分供系统节约的能源消耗和二氧化碳排放作为约束条件,以联供系统和分供系统的投资差值为目标函数,构建了一个惩罚函数,并以某地区为实例研究冷热电联供系统与分供系统在满足节能减排效果的条件下,达到最优经济效果的状态。研究结果表明,在文中所给定的系统状运行态下,联供系统的节能减排效果优于分供系统,在电气价格比大于0.13时,联供系统投资小于分供系统。     

基于热经济学结构理论的电站热力系统全局优化

以某燃煤电厂300MW燃煤机组为例，利用热经济学结构理论建立了系统的热经济学成本模型和全局优化模型，并以序列二次规划法(SQP)作为优化模型的求解算法，通过权衡系统的热力学效率以及系统各设备的投资成本，获得了系统的最优解，经过热经济学优化之后系统总投资成本降低了4个百分点。利用系统灵敏度的分析方法，研究了外部环境参数及系统自变量变化对系统最优解的影响。通过分析发现，外部经济性参数相比较于物理参数对系统目标函数和最优解的影响更大；由系统自变量在最优解附近的灵敏度分析可以看出，文中所获得的最优解能够确保系统具有全局最小的年度化总成本。     

基于全工况性能的冷热电联产系统效率指标比较

CCHP系统的效率评价指标对其优化设计、经济运行等至关重要。基于小功率燃气轮机为核心的CCHP系统基本元件的变工况典型解析特性,对比分析了CCHP系统当量yong效率、经济yong效率、总能利用率、节能系数等“效率”形式及其影响因素。采用不同的效率指标评价以小功率燃气轮机为原动力的两类CCHP系统的全工况性能,以说明不同效率指标的差异。分析表明,前述效率形式都不能给出完全合理的评价结果。但相对而言,节能系数能比较合理评价本文 所述两种CCHP系统的优劣,但部分评价结论仍存商榷之处;CCHP系统的部件匹配及经济运行,可综合按全工况节能系数及经济yong用效率来评价。研究结果对CCHP的经济评价、优化配置与经济运行提供理论与实践依据,也利于促进环境保护与资源节约。     

基于能值的不同煤基发电系统的可持续性评价

传统的煤基发电系统评价是对其效率、经济性、环境影响等单一指标进行。在可持续发展的背景下,需要对煤基发电系统与经济系统、环境系统和社会系统的作用关系进行分析,建立与三者紧密联系的统一评价的客观尺度进行可持续性评价。文中针对煤基发电系统存在废物的特点,运用能值分析理论建立了能反映煤基发电系统特性的可持续性评价指标。对不同的煤基发电系统:多联产能源系统(以甲醇-电力多联产能源系统为例)、整体煤气化联合循环(IGCC)、增压循环流化床联合循环(PFBC—CC)、超临界火电厂进行了可持续性分析。结果表明:该能值可持续性评价指标能比较全面地度量煤基发电系统及其可持续性,多联产能源系统的可持续性较煤粉发电厂、PFBC—CC,IGCC电厂显著提高; IGCC电厂、PFBC—CC电厂的可持续性较煤粉发电厂也有不同程度的提高。     

CFB锅炉脱硫脱硝系统多目标优化

为了在SO_x、NO_x排放达标的同时,最大限度降低脱硫脱硝成本,实现电厂脱硫脱硝系统经济运行,以某300 MW循环流化床（CFB）锅炉污染物控制系统为研究对象,在研究硫、硝污染物脱除主要影响因素的基础上,以SO_x、NO_x排放浓度、脱硫脱硝效率及其主要影响因素作为约束条件,建立以经济性指标作为目标函数的系统模型,通过对模型优化求解,得到既满足约束条件又使原料消耗量及电耗量最小的一组最优解。该方法在满足环保新标准的同时,兼顾系统成本最低,可为CFB锅炉污染物脱除系统节能降耗提供新的思路。     

循环函数法的改进

火电机组性能监测和优化正在成为电厂节能改造,信息管理和优化运行的重要方面。热力系统分析理论是热力系统性能监测和热经济性诊断的有效工具,笔者试图用演绎方法来建立热力系统的分析理论,追求在 广泛意义上将等效热降法,循环函数法和矩阵法统一起来的理论,文中利用矩阵理论通过演绎方法从热力系统的广义数学模型出发,导出了循环函数法的主要流量关系,使热力系统热经济性分析和诊断更加通用,简捷,有效,提出了逆向加热单元和加热单元重叠概念。指出加热单元可以看作是混合式加热器的推广,将热力系统节能分析理论成功地统一起来,对机组性能监测和运行优化有重要意义,对于所述方法,通过例子进行了验证。     

槽塔结合太阳能辅助燃煤发电机组性能分析

目前化石能源短缺,环境污染日益严重,太阳能作为一种清洁可再生的能源,以其储量巨大、便于获取、无污染的优势,获得广泛的关注和发展。以国内某1 000 MW 超超临界机组作为基准系统,提出了一种同时集成槽式、塔式太阳能集热子系统的新型太阳能辅助燃煤发电系统,分析了系统的节煤量、光电效率、锅炉热效率,同时对集成系统的经济成本进行了分析。结果表明：该新型集成系统比传统燃煤电站具有更好的热力学性能,可以最大限度地利用太阳能,THA工况下集成系统的节煤量约9 g/（kW·h）。随太阳能取代比例的增大,集成系统的光电效率最大为25.55%,太阳能侧平准化度电成本为0.81 元/（kW·h）,低于目前的纯光热电站上网电价1.15 元/（kW·h）,具有明显的经济优势。