基于煤气化的IGCC-甲醇多联产系统的模拟与优化

【摘要】：本文利用Aspen Plus软件模拟子IGCC-甲醇多联产系统,并对该系统进行子节能分析。对气化炉建立了一维修正模型,分析了煤种、颗粒粒径、颗粒停留时间分布对气化炉出口的组成、温度和碳转化率的影响。 考察的IGCC-甲醇多联产系统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,对多联产系统进行了能耗分析。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,相对节能率增大；废锅串联组合甲醇合成圈循环比增加时,相对节能率增大。本文采用分摊算法分别计算了废锅并联多联产系统发电和甲醇合成的煤耗。结果显示,随着通往甲醇合成侧的合成气量的增加,供电煤耗显著减少,甲醇合成煤耗略有减少。 本文在考虑颗粒停留时间分布和反应动力学的基础上,建立气化炉的一维修正模型,该模型包含煤粒脱挥发份和挥发份燃烧子程序、气化子程序和传热子程序。通过该模型计算得到了气化炉出口气相组成和总碳转化率,以及颗粒相在气化炉中的温度分布和不同粒径的颗粒的碳转化率,考察了煤种动力学参数等对气化炉出口的组成、温度和碳转化率的影响。 【关键词】：IGCC 甲醇 多联产 气化炉 一维修正模型
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ223.121
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 IGCC-甲醇多联产系统10-17
• 1.2.1 整体煤气化联合循环(IGCC)10
• 1.2.2 煤基多联产系统10-11
• 1.2.3 IGCC-甲醇多联产系统11-12
• 1.2.4 煤基多联产系统的研究进展12-16
• 1.2.5 我国煤基多联产的发展现状16-17
• 1.3 系统集成17-21
• 1.3.1 IGCC系统集成17-19
• 1.3.2 多联产系统集成19-21
• 1.4 气化炉模型21-23
• 1.4.1 平衡模型21
• 1.4.2 一维模型21-22
• 1.4.3 综合模型22
• 1.4.4 混合模型22
• 1.4.5 反应器网络模型22-23
• 1.5 研究内容及意义23-24
• 第2章 IGCC-甲醇多联产系统节能分析24-43
• 2.1 各个单元模拟24-34
• 2.1.1 空分单元24-26
• 2.1.2 气化单元26-28
• 2.1.3 变换单元28-29
• 2.1.4 净化单元29-30
• 2.1.5 甲醇合成与精馏单元30-32
• 2.1.6 联合循环发电单元32-34
• 2.2 IGCC-甲醇多联产系统节能分析34-42
• 2.2.1 评价指标35-36
• 2.2.2 多联产系统节能分析36-41
• 2.2.3 并联多联产发电和合成甲醇煤耗的计算41-42
• 2.3 本章小结42-43
• 第3章 气化炉一维修正模型43-61
• 3.1 模型描述和主要假设43
• 3.2 模型实现43-45
• 3.3 模型介绍45-51
• 3.3.1 煤粒脱挥发分子程序45-49
• 3.3.2 燃烧与气化反应子程序49-50
• 3.3.3 热量平衡子程序50-51
• 3.4 计算条件51-53
• 3.5 计算结果与讨论53-60
• 3.6 本章小结60-61
• 第4章 结论61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68

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