化工動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及化學能梯級利用機理研究.pdf

1、提高動力系統(tǒng)和化工生產(chǎn)的性能及環(huán)境友好性的要求促成了化工動力多聯(lián)產(chǎn)的誕生。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成和流程改進實現(xiàn)對化石能源的高效清潔利用，在能源可持續(xù)性發(fā)展中占有越來越重要的地位。本文依托國家重點基礎研究發(fā)展計劃973項目、國家基金委重點項目等，針對煤基及天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)開拓及集成中的關鍵問題，進行系統(tǒng)及集成理論研究，探索不同原料及產(chǎn)品系統(tǒng)集成特殊規(guī)律，并開拓新系統(tǒng)。
　　 在化學能和物理能綜合梯級利用原理基礎上總結多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能

2、量梯級利用方程，并研究多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成理論。對各單元深入分析研究，建立單元(火用)損失數(shù)學模型，并提煉關鍵過程和參數(shù)。從功能島的視角重新考察傳統(tǒng)的關鍵過程和系統(tǒng)這兩個層面的關系，完善了傳統(tǒng)的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分析方法。逐步考察關鍵參數(shù)對各過程、化工島和動力島及整個多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)效率的影響，首次系統(tǒng)全面地得到以關鍵參數(shù)為紐帶連接的，描述燃料化學能轉化利用的具有普適性的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量梯級利用方程。使用方程以煤基DME多聯(lián)產(chǎn)為例展開考察，得到各過程(火用)

3、損失，化工島和動力島(火用)損失和系統(tǒng)性能隨關鍵參數(shù)變化的規(guī)律曲線，發(fā)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成和優(yōu)化遵循化學能與物理能梯級利用原理。
　　 研究分析兩類典型的煤基DME-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，探討多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中物理能和化學能梯級利用對系統(tǒng)集成的影響。采用合成氣一次通過方式，兩步法DME-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能率為7.2％，一步法DME-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能率高達17.6％。通過分析這兩種不同產(chǎn)品特性的煤基聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中組分和能量轉化規(guī)律發(fā)現(xiàn)無論是一步法還

4、是兩步法，物理能梯級利用水平和化學能梯級利用水平均大幅度改善，聯(lián)產(chǎn)性能均明顯提高。一步法聯(lián)產(chǎn)節(jié)能率比兩步法聯(lián)產(chǎn)高的根本原因是一步法聯(lián)產(chǎn)中對合成氣化學能品位利用的更充分。
　　 提出天然氣基DME-動力和甲醇-動力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，探討高氫碳比下組分轉化和能量轉換利用的耦合關系和集成原理，開拓有效提升高氫碳比聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能的集成技術。天然氣基一次通過甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能率為3.3％，部分循環(huán)甲醇多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)能率提高到10.9％，一次通過DM