煤多联产能源系统热经济学分析

论文摘要

在我国一次能源消耗结构中,煤炭占据超过60%的比例,煤炭作为主要能源的格局在未来相当长时间内将不会改变。同时,我国经济的迅速发展拉动能源需求急剧增加,能源利用效率低,经济的可持续发展面临资源有限和环境污染的双重压力,煤资源的综合利用技术为解决我国能源资源供应提供了新途径。浙江大学开发的煤的热、电、煤气、焦油多联产能源系统在提高能源资源利用效率有显著效果,但是目前还没有从热经济学的角度对此系统进行过综合分析和评价.基于以上背景,本文查阅大量文献,根据能量系统热经济分析原理,以浙江大学和淮南矿业集团合作的75t/h循环流化床锅炉煤的热、电、煤气、焦油的多联产能源系统为研究对象,将能源和经济两个物理环境相结合,采用热经济学结构理论对多联产系统进行了热经济分析,得到系统产品的成本分布规律。首先,本文通过划分系统组元,获得系统物理结构图和生产结构图,建立了燃料产品的单位火用成本方程和单位热经济学成本方程,求解得到了系统产品的单位火用成本和单位热经济学成本。在此基础上,比较了热、电联产系统与热、电、煤气、焦油多产系统终端产品单位热经济学成本,比较了不同煤炭价格对系统终端产品单位热经济学成本的影响,并比较分析了煤多联产系统在循环流化床循环倍率不变条件下,气化温度在600℃、700℃、800℃时产品的单位热经济学成本变化,以及不同组元的火用效率。对于系统热经济性的分析与评价,系统产品定价、系统优化设计以及故障诊断提供了参考。分析认为煤的热、电、煤气、焦油多联产系统比热、电联产的两联产系统终端产品单位热经济学成本低20%,因此多联产系统能达到提高能源利用效率,降低产品单位成本的目的;煤炭价格增加,多联产系统单位热经济学成本增加,其中对于汽轮发电机组产品影响最大;随着温度升高,多联产系统各组元火用效率提高,整个系统火用效率提高;温度升高,煤炭气化产率增加,系统终端产品单位热经济学成本降低。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外热经济学分析方法的研究现状
• 1.2.1 能量系统热经济学分析方法的国外发展
• 1.2.2 能源系统热经济学分析方法的国内发展
• 1.3 本课题研究内容
• 2 浙江大学煤多联产系统介绍
• 2.1 浙江大学煤多联产技术原理
• 2.2 浙江大学煤多联产系统工艺流程说明
• 2.3 浙江大学煤多联产系统的主要特点
• 2.4 淮南75t/h煤多联产系统
• 2.4.1 锅炉设计参数
• 2.4.2 气化炉设计参数
• 2.4.3 汽轮机设计参数
• 2.5 煤多联产系统调试
• 2.5.1 冷态试验
• 2.5.2 热态试验
• 2.6 75/h煤多联产系统实验数据
• 2.7 本章小结
• 3 热经济学基础及热经济学结构理论
• 3.1 成本概念
• 3.1.1 （火用）成本和现金成本
• 3.1.2 平均成本和边际成本
• 3.2 物理结构图和物理模型
• 3.3 燃料、产品概念
• 3.4 （火用）耗系数、（火用）效率
• 3.5 生产结构图和生产模型
• 3.6 热经济学模型
• 3.6.1 特征方程
• 3.6.2 热经济学模型和成本的计算
• 3.6.2.1 （火用）成本方程
• 3.6.2.2 热经济学成本方程
• 3.7 本章小结
• 4 煤多联产系统热经济学分析
• 4.1 煤多联产系统物理结构图和物理模型
• 4.2 煤多联产系统生产结构图和生产模型
• 4.3 系统组元燃料、产品定义
• 4.4 煤多联产系统组元特征方程
• 4.5 煤多联产系统热力学模型
• 4.6 煤多联产系统热经济学模型
• 4.6.1 （火用）成本方程
• 4.6.2 热经济学成本方程
• 4.7 不同工况计算结果分析与比较
• 4.7.1 设计工况和运行工况成本值
• 4.7.2 两联产、多联产系统单位热经济学成本比较
• 4.7.3 实际运行工况下不同煤炭价格影响
• 4.7.4 不同气化温度下单位热经济学成本比较
• 4.8 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 5.1 文章主要创新点和主要内容
• 5.2 文章主要结论
• 5.3 展望
• 参考文献
• 作者简历