130t/h循环流化床锅炉煤拔头系统的模拟及分析

论文摘要

煤拔头是煤基多联产技术的一种,它以煤热解为核心,在中低温,常压,和无催化剂的条件下,让煤快速热解从而提取煤中的气体、液体燃料,进一步还可以提取精细化工品,从而实现热、电、油、煤气的多联产。该技术条件温和易实现,工艺相对简单,初投资小,所获产品均为市场需求巨大的高附加值产物,从而大大提高了原煤的价值。本文旨在基于Aspen plus建立130t/h循环流化床煤拔头工艺的流程模型,分析系统能量及物质平衡和经济性能,并得到优化的操作参数,具体内容如下:首先,基于FORTRAN语言,将前人建立的循环流化床锅炉二维燃烧模型耦合进基于Aspen Plus的循环流化床流程模型中,并通过煤燃烧理论计算结果与模型模拟结果对比方式验证了模型的可靠性。其次,进行了处理量为2.5kg/h燃料的热态煤拔头小试装置实验,得出了依兰县三种典型煤种在不同热解温度条件下热解产物的分布规律。并利用该产物分布规律建立了基于Aspen Plus的煤拔头热解系统流程模型。再次,根据气液相平衡理论,建立了基于Aspen Plus的热解气冷却及分离模型,并得出了该三种燃料焦油收率最高条件下的热解气最优冷却终温及相应理论水量。最后,将这三个模块进行耦合,形成整体的煤拔头系统,得出了前述三种燃料在煤拔头中试时的系统能量和物质平衡;对系统进行了经济分析,包括对该三种燃料分别进行了盈亏平衡分析和敏感度分析,得出了系统盈亏平衡时的热解煤处理量、焦油价格、热解煤价格、锅炉燃用煤价格和焦油收率等平衡参数,并对影响系统经济性能的因素包括热解煤价格、焦油收率、焦油价格、锅炉燃烧煤价格、热解煤处理量、煤气收率、热解所用热灰量进行了敏感度分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 以热解/燃烧为核心的多联产系统的研究现状
• 1.2.1 以气体为热载体的热解工艺
• 1.2.2 焦热载体的热解工艺
• 1.2.3 燃烧与热解耦合的热解工艺
• 1.3 煤基多联产系统评价方法
• 1.3.1 能量平衡法
• 1.3.2 火用分析方法
• 1.3.3 能值分析方法
• 1.3.4 技术经济学分析方法
• 1.4 本文的主要研究内容及预期目标
• 第2章 煤拔头小试实验
• 2.1 引言
• 2.2 实验台介绍
• 2.2.1 主体部件
• 2.2.2 测量及数据采集部件
• 2.3 实验材料及过程
• 2.4 产品分析方法
• 2.4.1 气体分析仪器及分析方法
• 2.4.2 液体分析仪器及分析方法
• 2.5 实验结果
• 2.5.1 热解温度对热解产物的影响
• 2.5.2 热解温度对煤气组分的影响
• 2.5.3 热解温度对煤焦油组分的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于 Aspen Plus 软件的煤拔头系统模拟
• 3.1 引言
• 3.2 煤拔头中试系统简介
• 3.3 循环流化床锅炉燃烧的模拟
• 3.3.1 基于Aspen Plus的循环流化床锅炉燃烧模型
• 3.3.2 建模所用循环流化床锅炉燃烧的数学模型
• 3.3.3 模型设置
• 3.3.4 模型的验证
• 3.4 热解系统的模拟
• 3.4.1 热解系统介绍
• 3.4.2 热解模型
• 3.4.3 模型的验证
• 3.5 热解气冷却及分离系统的模拟
• 3.5.1 冷却及分离系统介绍
• 3.5.2 热解气冷却分离模型
• 3.5.3 模型的验证
• 3.6 130t/h 循环流化床煤拔头系统模型的耦合
• 3.6.1 煤拔头系统的流程模拟
• 3.7 本章小结
• 第4章 模拟结果及系统分析
• 4.1 引言
• 4.2 操作变量的优化
• 4.2.1 热解温度
• 4.2.2 热解煤处理量和锅炉给煤量
• 4.2.3 热解用高温热灰量
• 4.2.4 热解气急冷终温和冷却水量
• 4.3 130t/h 循环流化床煤拔头系统的能量及物质平衡
• 4.4 经济性分析
• 4.4.1 经济性假设
• 4.4.2 经济性能
• 4.4.3 不确定性分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢