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第1章 绪论1

1.1 多联产系统产生的背景1

1.1.1 我国能源面临的挑战1

1.1.2 多联产是综合解决我国能源挑战的重要途径2

1.1.3 多联产是IGCC的延续和发展3

1.2 多联产系统的基本构成及概念4

1.3 多联产系统的特征及涉及的研究内容5

参考文献7

第2章 多联产系统仿真工具平台8

2.1 多联产系统仿真平台的架构8

2.1.1 仿真平台系统结构的规划与确定9

2.1.2 处理问题分类10

2.1.3 平台功能需求14

2.1.4 多联产系统仿真区别于传统动力系统仿真的本质特征14

2.1.5 多联产仿真平台系统架构15

2.2 基于底层算法的仿真平台18

2.2.1 重要功能模块18

2.2.2 算法及接口技术22

2.2.3 物性系统23

2.3 Aspen Plus与GT Pro联合计算仿真平台的开发39

2.3.1 多平台协同模拟的思路提出39

2.3.2 由独立的单元过程bkp组建化工流程模拟系统41

参考文献42

第3章 多联产通用单元过程模型44

3.1 CO变换44

3.1.1 Co-Mo催化剂动力学方程44

3.1.2 Shell煤气化工艺制甲醇变换流程的Aspen模拟46

3.1.3 Texaco煤气化炉制甲醇变换过程的工艺51

3.2 净化——脱硫脱碳52

3.2.1 高温干法脱硫53

3.2.2 MDEA54

3.2.3 低温甲醇洗（Rectisol）58

3.3 CH4与CO2重整62

3.3.1 重整工艺比较62

3.3.2 气化煤气与焦炉煤气自热重整技术模拟63

3.3.3 甲烷转化率对自热重整过程性能影响的讨论65

3.4 甲醇精馏66

3.4.1 流程66

3.4.2 工艺参数的计算基础67

3.4.3 工艺参数的确定67

3.4.4 甲醇精馏过程的Aspen模拟结果68

3.4.5 精馏过程变负荷讨论69

3.5 空气分离70

3.5.1 模型建立要点70

3.5.2 模拟结果分析72

3.6 气化炉73

3.6.1 模型结构、特点及比较73

3.6.2 Shell气化工艺模拟与结果讨论75

3.7 甲醇合成78

3.7.1 甲醇合成反应过程及动力学方程78

3.7.2 甲醇合成工艺介绍80

3.7.3 模型操作参数设计80

3.7.4 模拟结果与分析82

3.7.5 基于空速和循环比的变负荷调节策略84

参考文献86

第4章 现代燃气轮机系统建模88

4.1 冷却透平模型88

4.1.1 透平第一级冷却空气量的估算91

4.1.2 透平变工况模型95

4.2 压气机性能计算模型97

4.3 燃烧室模型99

4.4 蒸汽系统的设计工况模型100

4.5 商业软件GT Pro101

附录4-1 燃气轮机系统及符号说明103

附录4-2 透平进口温度及效率的定义104

附录4-3 透平冷却技术及术语简介105

附录4-4 几种冷却方式的冷却空气比例的推导过程106

参考文献107

第5章 整体煤气化联合循环系统的集成109

5.1 纯氧气化IGCC系统109

5.1.1 纯氧气化IGCC系统关键部件的选择109

5.1.2 气化炉112

5.1.3 余热锅炉115

5.1.4 气化炉合成气冷却器与余热锅炉的匹配121

5.1.5 水煤气变换反应的影响126

5.1.6 IGCC空分整体化131

5.2 空气气化IGCC系统137

5.2.1 独立空分布置和整体化布置137

5.2.2 系统效率分析142

5.2.3 系统压缩功耗分析143

5.2.4 空气气化在减排CO2方面的优势144

参考文献155

第6章 多联产系统的热力学分析156

6.1 基于白箱模型的过程用能分析156

6.1.1 煤气化过程的黑箱模型157

6.1.2 煤气化过程的白箱模型158

6.1.3 过程用能分析160

6.2 基于白箱模型的多联产系统用能分析166

6.2.1 多联产系统？损分解模型166

6.2.2 多联产系统及分产系统方案选取及模拟169

6.2.3 系统的节能分析170

6.3 甲醇／电联产系统能耗分析174

6.3.1 能耗模型的建立174

6.3.2 节能条件176

6.3.3 多联产系统化电分摊的理论模型178

6.3.4 不同配置形式的多联产系统的能耗特性181

6.4 给定规模下多联产系统方案的选择191

参考文献193

第7章 多联产系统的变工况特性195

7.1 多联产系统变工况的主导因素196

7.1.1 用主导因素法分析多联产系统变工况196

7.1.2 确定主导因素的基本方法197

7.1.3 串联系统变工况的主导因素198

7.1.4 并联系统变工况的主导因素200

7.1.5 串并联系统变工况的主导因素201

7.2 变工况设计的一般规律203

7.2.1 并联系统的设计与变负荷运行特性203

7.2.2 串联系统的一般设计规律和变负荷运行特性209

7.2.3 串并联系统的一般设计规律和变负荷运行特性215

7.3 三种多联产系统的对比229

7.3.1 变负荷能力229

7.3.2 变负荷运行特性231

7.4 盈余度对系统设备投资的影响235

参考文献237

第8章 多联产系统综合分析与评价239

8.1 统一基准的能量分析方法240

8.1.1 化学反应系统中物流具有的能量形式240

8.1.2 气化反应过程的能量损失与计算241

8.1.3 基于德士古激冷气化炉的IGCC系统242

8.1.4 结果和讨论244

8.2 多联产系统的热经济学分析248

8.2.1 热经济学矩阵分析方法248

8.2.2 多联产系统热经济性分析的物理模型250

8.2.3 热经济性分析的数学模型和相关数据251

8.2.4 热经济性计算结果和讨论253

8.3 多联产系统的能值评估255

8.3.1 能值分析的基本概念及理论［11～13］255

8.3.2 多联产系统的能值分析256

8.3.3 燃料-电力多联产系统能值分析259

8.4 IGCC系统的可靠性分析与设计262

8.4.1 系统可靠性工程的基本概念263

8.4.2 IGCC系统的可靠性264

8.4.3 IGCC系统的可靠性设计270

8.5 多联产系统的综合评价271

8.5.1 AHP方法简介272

8.5.2 多联产系统的综合性能评价273

参考文献282

第9章 典型的多联产系统284

9.1 甲醇／电多联产系统284

9.1.1 几种典型流程布置及其特点286

9.1.2 甲醇／电多联产系统分析与比较288

9.1.3 甲醇／电多联产系统的经济性分析301

9.1.4 甲醇／电多联产系统与单产系统的？分析307

9.2 “双气头”多联产系统310

9.2.1 概述310

9.2.2 “双气头”多联产系统流程311

9.2.3 工业规模“双气头”甲醇／电多联产系统的设计与配置优化313

9.2.4 “双气头”多联产系统CO2减排特性320

9.2.5 “催化一体化合成”工艺设计、模拟与？经济分析322

9.3 煤气化高温燃料电池混合循环系统330

9.3.1 系统流程331

9.3.2 煤气化高温燃料电池混合循环系统分析338

9.3.3 能量利用及CO2排放情况345

9.3.4 SOFC的双重功能348

参考文献349

第10章 中国实施多联产及二氧化碳捕捉和埋存的地域图景分析352

10.1 中国煤炭资源分布352

10.1.1 概述352

10.1.2 中国高硫煤的分布357

10.2 中国实施CO2捕捉和埋存的地理图景362

10.2.1 CO2减排和回收的不同层次和阶段362

10.2.2 中国内地适合采用EOR的区域分布363

10.2.3 中国适合采用ECBM的区域分布366

10.2.4 中国陆上适合埋存CO2的深部含盐水层分布370

10.3 考虑煤炭与CO2运输的多联产选址地域图景373

10.3.1 CO2的埋存容量匹配374

10.3.2 CO2和煤炭的运输比较376

10.3.3 基于GIS的多联产选址地域图景378

参考文献382

第11章 多联产系统的流程创新385

11.1 风能／煤基甲醇联产系统385

11.1.1 我国风能利用现状385

11.1.2 风能和煤炭资源综合利用387

11.1.3 系统设计与流程模拟387

11.2 电／代用天然气多联产系统391

11.2.1 坑口煤制SNG391

11.2.2 电／SNG联产系统398

11.2.3 基于电／SNG联产的新型CO2减排发电系统401

参考文献404

名词索引406