分级给氧膜式壁气化炉煤基联产系统能耗分析

摘要

随着世界能源资源日渐匾乏，人类生存环境加速恶劣，煤基多联产技术成为了能源利用方式的新主题，多联产系统具有联产产品多、能源利用效率高、污染物和温室气体排放少等特点，使其成为了当代洁净燃煤技术之一，在国家“十二五”规划和中长期发展规划中被列为能源领域的优先发展方向。
　　 本文以山西阳煤丰喜肥业（集团）临猗甲醇厂的煤基甲醇、热联产系统为研究背景，应用Aspen Plus过程模拟软件对该系统工艺流程进行了模拟。该厂采用了清华大学研发的、具有国际领先水平的、并拥有自主知识产权的新型气化设备——分级给氧膜式壁气化炉，该炉自2011年底示范投产以来运行状况良好，性能优越。本文旨在通过分析投运该炉后整个系统的能耗分布情况，以期对该多联产系统做进一步的优化。
　　 首先采集大量实际运行数据对Aspen Plus模拟环境进行了校核，以使模拟计算结果正确可信。在此模型基础上，分析了甲醇合成工艺段的反应器温度、反应器压力、循环比对甲醇产率的影响，确定了其经济最佳工艺工况为:反应器温度为530K;反应器压力在满足甲醇精馏工艺前提下，保持在5.2-5.4MPa压力条件下运行;循环比为3.8下运行最为经济。
　　 运用热量方法和(火用)方法对各设备进行了详细的能量计算和(火用)计算，得出了甲醇-热联产系统的能流图和(火用)流图，模拟计算结果显示:热量方法的甲醇转化效率为53.78％;管网供热效率为23.44％;各流程段热损失之和为22.78％，其中激冷洗涤后的灰水、黑水，闪蒸之后的凝汽器热损失及驰放气处理段的能量损失最大。(火用)方法计算得出的煤制甲醇(火用)效率为53.98％;供热(火用)效率为2.96％;气化、CO变换和甲醇合成过程产生的化学(火用)损之和为16.73％;工质分离和节流过程产生的(火用)损之和为11.98％;驰放气的化学(火用)损与物理(火用)损之和为7.28％。激冷洗涤水，工质分离和节流环节的(火用)损最大，驰放气排空的能量损失和(火用)损均较大，并且分析得出，在高压条件下可以降低燃烧(火用)损失。
　　 综合两种分析结果可知，甲醇合成工艺中驰放气能量数量较多，品质较高，亟需增加合适的能量系统回收能量，提高系统能源利用效率;在激冷、洗涤段的热量损失数量虽然较多，但其做功能力较低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 课题国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 国内外研究现状总结

1．3 新型气化炉煤基联产系统的提出及目的、意义

1．3．1 分级给氧膜式壁气化炉多联产系统

1．3．2 课题研究的目的、意义

1．4 课题研究主要内容

1．4．1 仿真建模

1．4．2 全厂能量分析

1．4．3 全厂热（火用）分析

1．4．4 提出系统的优化配置方案

第二章 煤基甲醇、热联产系统的建模设计

2．1 煤基甲醇、热联产系统概述

2．2 甲醇、热联产系统建模

2．2．1 Aspen Plus建模仿真软件

2．2．2 深冷空气分离段Aspen Plus建模

2．2．3 气化激冷段Aspen Plus建模

2．2．4 浅度CO变换段Aspen Plus建模

2．2．5 合成气净化段Aspen Plus建模

2．2．6 甲醇合成段Aspen Plus建模

第三章 煤基甲醇、热联产系统能耗计算与评价

3．1 能耗计算、评价概述

3．2 系统热量计算及评价

3．2．1 热量计算模型

3．2．2 热量计算结果

3．3 系统（火用）计算及评价

3．3．1 (火用)计算模型

3．3．2 (火用)计算结果及评价

结论

4．1 本文主要结论

4．2 煤基多联产系统展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文