焦炭和甲醇/动力多联产系统集成与特性

本文提出了一个新型的焦炭和甲醇/动力多联产系统,新系统在焦炉子系统中采用煤炭燃烧替代焦炉煤气燃烧;在合成气制备过程采用焦炉煤气与气化煤气共制合成气,取消了重整反应和变换反应;在合成单元中采用了部分未反应气再循环方式.新型联产系统具有较高的热力性能,系统节能率高达22%.对新系统的(火用)分析结果表明:采用煤炭燃烧替代焦炉煤气燃烧,取消重整单元,以及合成煤气与焦炉煤气共制合成气是系统性能提升的关键所在.总之,新系统进一步拓展了煤基多联产,将为洁净煤技术指引一个新的方向.     

新型炼焦系统性能分析

以生产气化焦炭或半焦的中低温炼焦技术有利于拓宽炼焦煤资源、降低炼焦能耗。本文基于物料平衡与能量平衡,对以供热煤燃烧为热量来源的新型炼焦系统进行了性能分析,同时提出了新型炼焦系统的性能评价指标E_(HG),通过比较不同温度下的E_(HG),发现当炼焦温度在650℃至700℃之间时,E_(HG)迅速增大,系统能耗迅速增加,选择低于650℃的炼焦温度有利于获得较好的系统性能。     

基于甲醇化学链燃烧的新型燃气轮机间冷循环

本文提出一种新颖的甲醇化学链燃烧动力循环系统.该系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇和Fe2O3反应热,将间冷的低温热转换为高品位化学能;同时得到预冷的空气吸收燃烧产物Fe2O3的显热,降低了还原反应的温度.与常规化学链循环相比,该循环利用间冷的热量代替高温Fe2O3的显热提供还原反应的反应热,系统内能量品位匹配更加合理.根据图像(火用)分析方法,阐明了甲醇化学链燃烧过程(火用)损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以常规化学链循环为参照,研究了其性能.新循环的效率较高,同时可以实现CO2无能耗的分离.     

利用间冷的甲醇重整制氢-发电联产系统

基于能的梯级利用的思路,本文提出了一种新颖的制氢-发电联产系统.新系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇重整反应热,不仅合理地利用低温间冷热,同时实现了甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力件能,相对节能率达到4.8%.根据图像(火用)分析方法,阐明了利用间冷热甲醇重整制氰过程删损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以制氢和发电的分产系统为参照,研究了其性能规律.     

冷热电联产系统节能特性分析

本文分析各子系统性能和补燃量对冷热电联产系统总体性能的影响,得到了与分产系统相比联产系统节能所需满足的条件,并建议采用以联产系统燃料量为基准的节能系数评价联产系统性能。通过对回收的热量在制冷子系统和供热子系统中的分配情况研究,确定了回收热量优先利用的原则。补燃量的增加将导致联产系统性能下降,到一定程度使联产系统与分产系统相比不具有优势;随着电网供电效率的提高,确保联产系统节能所需的联产系统发电效率也不断提高。     

基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统

本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统.该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源.(火用)分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失.本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路.     

新型甲醇重整–化学链氢电联产系统热力学分析

本文提出了一种新颖的甲醇重整–化学链发电制氢联产系统。该系统利用化学链燃烧氧化反应的显热给甲醇重整制氢部分提供反应热,充分利用了甲醇重整制氢的驰放气,同时实现了Fe_2O_3高温热的合理利用,使新系统内部能量品位的匹配变得更加合理。重整反应部分温度为250℃左右时,该新型联产系统的效率达到了61.8%,展现出了良好的热力学性能。本文对该系统进行了分析,并以常规制氢和化学链燃烧耦合发电系统为参照进行了对比,研究了其性能。新系统的效率较高,同时实现了CO_2的无能耗分离。     

CO_2/焦炭气化发电系统的热力性能研究

探索并提出一种新型煤气化发电系统,通过将煤炭的碳氢组分分级气化过程和化学链燃烧过程进行整合,来减少能量转换过程中的不可逆损失,实现能量的梯级利用。该系统以CO_2为气化剂,来气化含碳量较高的焦炭,从而制得高浓度的CO。分析表明,新系统的热效率可以达到约49%,(?)效率约为47%,比传统的IGCC热效率和(?)效率均高出约6个百分点。新系统为化石燃料的合理高效利用提供了一种有效途径。     

一种新型分布式功冷联产系统性能研究

提出一种新型分布式功冷联产系统,有机整合了小型燃气轮机、氨水蒸汽动力装置和吸收式制冷装置。燃机排烟的高温热量用于驱动氨水蒸汽动力装置做功,烟气低温热量和氨水透平排汽热量用于驱动吸收式制冷装置,实现了烟气余热的梯级利用。模拟结果表明,新系统的等效发电效率和(火用)效率分别为45.3%和35.5%,比参比系统分别高出7.5和8.6个百分点。系统(火用)分析和参数敏感性分析表明,燃机排烟余热的梯级利用是系统性能提高的主要原因。新系统为提高分布式供能系统的总体性能提供了一种新方法。     

双气头互补的多联产系统集成机理与特性规律

化工动力多联产系统是通过系统集成把化工生产过程和热力循环有机地整合在一起,在完成发电等热工功能的同时,生产化工产品,从而同时实现多领域功能与性能目标。文章从多能源互补与多种产品联产系统的本质特征和能的综合梯级利用思路出发,研究双气头互补的多联产系统集成机理与方法,关注焦炉煤气富氢和气化煤气富炭的特点,借助双气头混合互补手段优化C/H比组分的调整,实现低能耗共制合成气。在系统集成机理研究基础上进行两类(双气头重整和无重整)典型联产系统概念性设计,通过模拟分析揭示了双气头互补的联产系统特性规律,还借助于平衡分析和EUD方法揭示了联产系统节能本质和关键因素。     

Thermodynamic Evaluation and Sensitivity Analysis of a Novel Compressed Air Energy Storage System Incorporated with a Coal-Fired Power Plant

A novel compressed air energy storage (CAES) system has been developed, which is innovatively integrated with a coal-fired power plant based on its feedwater heating system. In the hybrid design, the compression heat of the CAES system is transferred to the feedwater of the coal power plant, and the compressed air before the expanders is heated by the feedwater taken from the coal power plant. Furthermore, the exhaust air of the expanders is employed to warm partial feedwater of the coal power plant. Via the suggested integration, the thermal energy storage equipment for a regular CAES system can be eliminated and the performance of the CAES system can be improved. Based on a 350 MW supercritical coal power plant, the proposed concept was thermodynamically evaluated, and the results indicate that the round-trip efficiency and exergy efficiency of the new CAES system can reach 64.08% and 70.01%, respectively. Besides, a sensitivity analysis was conducted to examine the effects of ambient temperature, air storage pressure, expander inlet temperature, and coal power load on the performance of the CAES system. The above work proves that the novel design is efficient under various conditions, providing important insights into the development of CAES technology.     

新型双燃料多功能能源系统开拓研究

本文开拓性地提出了一种新型多种化石能源输入(煤和天然气)、多种产品输出(电力和化工产品)的多功能能源系统。该系统将天然气／水蒸气重整过程和煤的燃烧过程有机整合,用煤燃烧替代了传统重整过程清洁的燃料天然气和弛放气燃烧,实现了煤和天然气的综合互补利用;将甲醇生产系统与发电系统有机整合,实现了化工系统弛放气的梯级利用同时,对甲醇生产系统余热进行了更加有效的利用。研究表明生产相同量的甲醇和电,多功能系统比参比系统少消耗 20％的天然气。本文工作为煤和天然气综合高效利用提供了新途径．     

太阳能高温电解水蒸气制氢系统热力学分析

本文对太阳能高温电解水蒸气制氢系统进行了设计.该系统以太阳能为唯一的一次能源,采用太阳能分频技术,提供高温电解水蒸气制氢所需的电能和热能.此外,利用余热回收器回收电解产物的余热.热力学分析表明:(1)系统制氢效率可达34.8%;(2)太阳能聚光-分频热电联产装置是系统能量和(火用)损失最大的环节.提高电解温度和降低操作电压可减小电解环节的(火用)损失.     

水煤浆与干粉给料方式两种IGCC系统的(火用)分析

通过将煤气化过程与联合循环系统相结合,IGCC成为目前最有发展前途的洁净煤技术之一.但以往对IGCC系统的研究多集中联合循环或气化过程本身,而忽略了气化效率对系统整体性能的影响.为揭示气化过程与系统性能之间联系,本文对Texaco与Shell公司的两个IGCC系统实例分别进行了流程模拟和(火用)分析,并着重从热力学角度比较了系统煤气化部分的差异对系统整体性能的影响,得出结论:Shell煤气化技术与Texaco煤气化技术相比,气化过程的(火用)损失相对减小15%,冷煤气效率提高2.6个百分点,系统热转功效率上升2.1个百分点.本文研究成果为IGCC系统进一步改进提供了热力学基础理论支撑.     

单只水平浓缩煤粉燃烧器在1MW燃烧试验台上的试验研究

单只水平浓缩煤粉燃烧器在１ＭＷ燃烧试验台上的试验研究孙绍增，吴少华，李争起，杨明新，王新雷，陈力哲，庞丽君，邢春礼，朱彤，孙恩召，秦裕琨（哈尔滨工业大学动力工程系哈尔滨１５０００１）关键词：水平浓淡燃烧，煤粉燃烧器，稳燃，低ＮＯ_ｘ一、引言电力工业对?..     

整体煤气化联合循环(IGCC)损分布结构研究

整体煤气化联合循环是一种先进的洁净煤发电技术。本文应用#［1316］分析方法,研究IGCC中七个子系统（空分、气化、净化、压气机、燃烧室、透平、余热锅炉及汽机)的#［1316］损失分布,指出系统中最大#［1316］损失过程为煤气化、燃气轮机燃烧和空分过程。同时,揭示了系统随不同空气整体化和氮气回注的规律。这些研究可以指导下一代IGCC系统的改进     

利用LNG冷能的混合工质中低温热力循环开拓研究

为提高中低温余热回收动力系统性能,本文在常规混合工质热力循环（火用）分析基础上,提出了结合LNG冷能利用的新型混合工质热力循环。通过与LNG的有机结合,混合工质热力循环热效率提高14.5个百分点,（火用）效率达到53.6％。为进一步揭示效率提高的原因,我们比较了常规混合工质热力循环与LNG-混合工质热力循环的（火用）损失变化情况。结果表明:LNG-混合工质热力循环高效的关键在于循环平均放热温度的降低以及工质蒸发过程与冷凝过程换热的合理匹配。而LNG冷能的梯级利用则是系统具有较高（火用）效率的根本原因。     

捕获CO2的部分煤气化氢电联产系统

基于煤炭分级转化、成分对口应用、污染物控制一体化等系统集成思路,提出了一种捕获CO₂的部分煤气化氢电联产系统。该系统利用增压流化床完成煤炭部分气化,降低了气化难度与气化炉造价,具有较好经济性;全面揭示了系统的热力和环境特性规律,指出气化炉碳转化率是影响系统热力性能的主要因素;系统具有良好的热力特性与环境特性,当CO₂的分离率为59.7%时,系统（火用）效率为54.3%。本文的研究为煤炭的清洁高效利用提供了可选择的途径。     

中低温余热与甲醇化学间冷相结合热力循环研究

本文基于探讨中低温余热与清洁合成燃料间接燃烧相结合的能量释放新思路,揭示同时降低燃烧过程品位损失和提高低品位能的功能力的机理。采用图象佣分析方法,明确地指出甲醇间接燃烧佣损失减少的原因。从系统集成角度,探讨燃气轮机循环中利用压气机间冷的低温热与甲醇吸热裂解相结合的热力循环,并研究和揭示该循环热力特性规律。本文为能量释放新机理的研究和构思新颖中低温余热的热力循环提供基础依据。     

LNG化学能与冷(火用)综合梯级利用的多重联合循环

本文提出了综合梯级利用LNG化学能和冷(火用)的多重联合循环。住对多重联合循环系统集成的设计构思基础上,通过不同物性工质和不同循环方式的系统集成,实现了LNG化学能和冷(火用)的高效梯级利用。新循环的(火用)效率与参比循环相比提高了2.3个百分点。本文成果为更高效综合利用LNG提供新的构思和方案。