多联产能源系统工程研究方法论框架探讨

结合系统工程思想对多联产的系统工程概念进行了剖析,总结了多联产系统设计和实施过程的关键问题,并对其进行宏观、中观和微观等多尺度下的逻辑分解。据此,提出了多联产能源系统工程研究的基本内容和方法论。     

西门子公司V94.3燃气轮机冷却空气信息推测

作为建立燃用低热值合成气的燃气轮机变工况模型的一个关键步骤，对西门子V94.3燃气轮机冷却空气参数及其分配进行了研究，试图从公开发表的燃气轮机功率、压比、排气温度、三亿透平初温等数据中推测出冷却空气量的分配规律。计算和推测所得到的冷却空气参数和分配规律与燃机净功率以及ISO温度基本吻合。     

喷流床气化技术选择对IGCC系统能量利用效率的影响

气化炉是整体煤气化联合循环(integrated gasificationcombined cycle,IGCC)中的核心设备之一,气化技术的选择会对系统发电效率产生重要影响。文中采用GT Pro软件,分别对以壳牌(Shell)炉、德士古(GE/Texaco)炉(分激冷流程和废锅流程)和三菱(MHI)空气气化炉为合成气气源的4种IGCC系统进行流程模拟,并在此基础上探讨气化技术对IGCC系统能量利用效率的影响和内在机制。计算结果表明,整体系统的能量转化和分配受气化岛的进料形式、氧化剂选择和合成气显热回收方式等因素的影响。在采用Shell气化炉的IGCC系统中,煤炭能量更多地转化为合成气的化学能,易获得较高的系统效率;而采用GE废锅流程和空气气化炉,煤炭能量中转化为合成气物理显热的比例增加,并以蒸汽形式回收利用。     

氢-氧联合循环效率的主要影响因素分析

在分析基本联合循环的基础上,提出了氢一氧联合循环系统,分析了影响氢一氧联合循环效率的主要因素.结果表明:随着最高温度和最高压力的提高,循环的热效率也不断提高,在温度为1700℃、压力为30 MPa时,效率可达到62%;中压燃气透平的膨胀比以及膨胀比的分配都存在1个最佳值,在温度为1 500℃、压力为30 MPa时,中压燃气透平最佳膨胀比为8.0左右,效率可达到60.5%,此时最佳膨胀比分配值为1.43;最佳膨胀比的分配在亚临界区域随着总膨胀比的升高而降低,在超临界区域随着总膨胀比的提高先降低后升高,在总膨胀比为30左右的时候出现拐点;通过对回热和再热系统参数的优化,氢一氧联合循环可以达到更高的热效率.     

煤气化氢电联产减排CO2的系统研究

征收碳税、强化石油开采以及开放二氧化碳减排贸易等措施可以促进发电行业减排CO2．但是这些措施,尤其是碳税和减排贸易,可能需要较长的时间才能在中国施行．因此,必须考虑在这段时期内如何改善减排CO2的IGCC和煤气化固体氧化物燃料电池(SOFC)混合循环的经济性,进而促进IGCC和混合循环的发展．以煤气化氢电联产系统作为尝试,设计、模拟了四种不同的联产方案,通过对各方案的投资、发电和制氢成本的分析,就氢电联产能否及如何改善经济性、如何从能量利用和成本两方面配置联产系统、以及实施碳税等措施前后如何促进发电厂减排CO2等方面进行了探讨．     

分布式控制系统动态重构技术研究与实现

动态重构是一种在控制系统运行时进行控制组态无扰更新的技术,它与控制系统的体系结构、控制组态方法以及管理机制等技术问题密切相关。本工作研究动态重构技术的基本特征,探讨控制组态技术标准与动态重构之间的内在联系。基于图形化的控制组态方法,提出一种独立于控制站计算平台的数据引擎模型和相应的工程实现技术,将动态重构过程转化为控制站实时数据库的数据更新过程。采用多代理软件工程的方法实现数据引擎机制。提出在可编程控制器（PLC）中实现动态重构技术的方法,并将该技术应用到发电机组的分布式控制系统中。对动态重构技术在核电站I&C系统中应用的有关问题也进行了探讨。     

煤基发电系统燃烧前后氨水吸收CO_2的对比

对氨水脱碳用于燃烧前(整体煤气化联合循环,即IGCC)和燃烧后(直接燃煤电厂)发电系统进行了对比研究,结果表明在燃烧前脱碳时,氨损失及净化气氨含量都较小,与其用于燃烧前脱碳相比,氨法用于燃烧后脱碳损失的水量约是燃烧前系统的300～400倍,损失氨量从200～500倍不等(与吸收采用的氨水浓度有关).还将氨法脱碳与其它化学脱碳方式用于燃烧前脱碳进行了对比,结果表明,氨法脱碳是一种很有优势的方法,相比于MEA,可使脱碳热耗下降近两个百分点,并且其可以带压再生,对后续进一步压缩处理更为有利.     

并联型化工动力多联产系统主导因素与变工况特性

多联产系统以电力为主要的产品之一,因而在运行时必然要面对变负荷的问题.本研究从变负荷的角度考虑如何设计多联产系统以满足电网的要求.通过详细的仿真分析,提炼出影响并联多联产系统变负荷能力的两个主导因素:设计动化比和合成单元容量盈余度.以四象限图的形式展示主导因素与系统变负荷能力的关系,并进一步分析系统在变负荷运行时的特性.分析结果揭示了联产系统变负荷运行时发电单元和化工单元的负荷分配规律及系统热效率随电负荷的降低而提高.     

多联产能源系统的热经济学分析

以煤气化为核心的多联产能源系统是资源、能源和环境一体化的系统,是我国可持续发展能源的重要组成部分.但目前缺乏对其全面、系统、客观的评价和分析,人们对其节能机理的认识还不是十分深刻.采用矩阵模式热经济学方法分析多联产系统,方便地得到了系统火用成本形成过程,对不同品位的能在热力系统生产流程的不同部位进行了合理的定价.如在煤价300元/t时,得到电力成本为0.286元/(kW·h),甲醇成本为926元/t.通过比较单产系统和多联产系统各子系统的成本差和火用经济系数指标,明确了多联产系统效益的来源和今后努力的方向.     

"双气头"多联产系统的能值评估

运用能值理论提出了反映"双气头"多联产系统特点的能值评价指标,该能值指标能够反映系统的成本结构、排放影响和节约的资源.以3种流程形式和8种可行性方案为例进行了能值分析,结果表明:"双气头"自热共重整,焦炉煤气和合成尾气发电方案最优;免变换无重整,焦炉煤气与合成尾气用于发电次之.