以煤气化为核心的IGCC多联产研究

摘要

基于煤气化的IGCC多联产系统是针对我国面临的能源需求增长，液体燃料短缺，环境污染等一系列问题，提出的一条解决我国能源领域可持续发展的重要途径。多联产系统结合了各种生产路线的优越性，将生产过程有机耦合与优化，使各个产品的工艺流程、设备得到简化，投资和运行成本得以降低，从而达到总体效益最优及污染最小的效果。本文阐述了基于煤气化的IGCC多联产系统在国内外的发展现状，分析了多联产系统气化岛关键技术的研究应用现状以及动力岛主要设备的结构特点。在总结前人研究的基础上，做了以下研究： 研究了多联产系统动力岛的动态特性和控制规律，建立了无补燃系统余热锅炉的数学模型，并分析了余热锅炉汽水系统的调节与控制系统，接着对燃气轮机模型进行研究，分析了燃气轮机控制子模块。 研究了多联产系统气化岛的动态特性和控制规律，建立了空分系统精馏塔和Shell1型气化炉的数学模型，设计了空分模型预测控制系统和Shell1型气化炉温度和热值的模糊PID控制系统，并基于matlab simulink对模糊PID控制进行仿真，证明模糊PID控制具有良好的鲁棒性，响应速度快，其控制效果优于常规PID控制方式。 最后以甲醇联产为例，展开对IGCC－甲醇多联产系统的协调控制的研究，设计了多联产系统协调控制方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 多联产国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 IGCC多联产系统

2.1 煤气化技术

2.1.1 煤气化技术的主要特点

2.1.2 常见的煤气化技术及其发展方向

2.2 煤气净化技术

2.2.1 常温湿法的粗煤气净化

2.2.2 高温干法的粗煤气净化

2.2.3 实现二氧化碳零排放的几种途径

2.3 空气分离系统与空气分离技术

2.4 动力岛系统设备的基本结构

2.5 本章小结

第三章 多联产动力岛控制系统研究

3.1 余热锅炉数学模型分析

3.1.1 单相介质换热系统模型

3.1.2 蒸发系统模型

3.2 余热锅炉调节和控制系统分析

3.2.1 水位调节系统

3.2.2 温度调节系统

3.2.3 压力调节系统

3.3 燃气轮机模型研究

3.3.1 燃气轮机模块

3.3.2 燃气轮机控制模块

3.3.3 入口导叶IGV控制模块

3.3.4 燃料控制模块

3.4 本章小结

第四章 多联产气化岛控制系统设计

4.1 空分系统动态特性研究

4.1.1 空分系统工艺流程

4.1.2 空分系统精馏塔模型假设

4.1.3 空分系统精馏塔数学模型

4.2 空分系统预测控制

4.2.1 空分系统预测模型

4.2.2 空分系统模型滚动优化

4.2.3 空分系统反馈校正

4.2.4 空分控制系统

4.3 气化炉动态特性分析

4.3.1 气化炉工艺特点

4.3.2 气化炉模型简化假设

4.3.3 气化炉数学模型

4.4 模糊PID在气化炉控制系统中的应用

4.4.1 模糊自适应PID控制原理

4.4.2 模糊自适应PID控制系统设计

4.4.3 仿真实验

4.5 本章小结

第五章 IGCC-甲醇多联产协调控制分析

5.1 IGCC-甲醇多联产系统建立[43-46]

5.1.1 甲醇合成工艺

5.1.2 甲醇合成流程

5.1.3 IGCC-甲醇多联产系统工作流程

5.2 IGCC-甲醇多联产协调控制系统设计

5.2.1 IGCC-甲醇多联产系统调控特性

5.2.2 IGCC-甲醇多联产协调控制系统

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者在硕士研究生阶段发表的论文