低階煤占我國(guó)煤炭總量的46%,具有高揮發(fā)分高水分等特點(diǎn)。相比直接燃燒、液化、氣化等利用方式,基于熱解過(guò)程的分級(jí)轉(zhuǎn)化分質(zhì)利用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是一種極具前景的低階煤利用技術(shù)。它通過(guò)熱解工藝提取出低階煤中高活性的富氫揮發(fā)分,并實(shí)現(xiàn)同一系統(tǒng)中油、氣、電等多種產(chǎn)品的聯(lián)產(chǎn),有望緩解我國(guó)油氣短缺的現(xiàn)狀。本文針對(duì)當(dāng)前低階煤熱解分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建、優(yōu)化及可行性分析方面缺乏深入研究的現(xiàn)狀,開(kāi)展系統(tǒng)搭建、流程模擬及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析等工作,以期為其工業(yè)化應(yīng)用提供參考。基于浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的雙流化床煤炭熱解燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),本文構(gòu)建了分別以燃料油、電力、甲醇和燃料油、電力、SNG作為目標(biāo)產(chǎn)品的兩種2×350MWe超臨界低階煤熱解燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案:低階煤通過(guò)給煤裝置送入流化床熱解爐,與來(lái)自循環(huán)流化床鍋爐的高溫灰迅速混合升溫并發(fā)生一系列熱解反應(yīng),生成半焦、焦油和煤氣。其中,半焦通過(guò)返料裝置被送至循環(huán)流化床鍋爐中燃燒產(chǎn)生超臨界參數(shù)蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功發(fā)電;焦油通過(guò)下游的加氫提質(zhì)合成清潔燃料油;煤氣在方案1中用于甲醇合成,合成尾氣送入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電;在方案2中用于SNG合成。分別對(duì)兩方案系統(tǒng)各技術(shù)單元進(jìn)行市場(chǎng)工藝比較與選擇,確定了詳細(xì)的工藝流程、反應(yīng)、技術(shù)參數(shù)等;并通過(guò)合理的系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同品位的余熱利用,提高了系統(tǒng)的熱集成度�；诖笮蜕逃昧鞒棠M軟件AspenPlus,通過(guò)模型、物性方法的選擇,參數(shù)設(shè)置以及部分單元模型的校核等構(gòu)建了兩個(gè)方案的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型。選取我國(guó)典型低階煤——甘肅平?jīng)雒鹤鳛樵O(shè)計(jì)煤種,基于在浙江大學(xué)1MWe循環(huán)流化床熱解燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)裝置上進(jìn)行相同煤種及操作參數(shù)的試驗(yàn)所獲得的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù),分別對(duì)方案1和方案2進(jìn)行了全流程模擬,并通過(guò)靈敏度分析對(duì)甲烷合成過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在準(zhǔn)確的系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)上計(jì)算了兩個(gè)方案的能量轉(zhuǎn)化效率;在可靠的設(shè)備投資、市場(chǎng)價(jià)格等經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,計(jì)算了兩個(gè)方案的固定資產(chǎn)投資、內(nèi)部收益率和投資回報(bào)期等。同時(shí)考察了市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響,全面評(píng)估了兩個(gè)方案系統(tǒng)的可行性。結(jié)果顯示,方案1中:系統(tǒng)給煤量約446t/h,可聯(lián)產(chǎn)燃料油約16t/h、供電約880MW、甲醇約23t/h、副產(chǎn)硫磺約0.5t/h,系統(tǒng)凈能量轉(zhuǎn)化效率為49.07%,內(nèi)部收益率(IRR)為25.7%,動(dòng)態(tài)投資回報(bào)期為6.99年;方案2中:系統(tǒng)給煤量約446t/h,可聯(lián)產(chǎn)燃料油約16t/h、供電約800MW、SNG約26500Nm3/h、副產(chǎn)硫磺約0.5t/h,系統(tǒng)凈能量轉(zhuǎn)化效率為50.02%,內(nèi)部收益率(IRR)為21.63%,動(dòng)態(tài)投資回報(bào)期為8.3年;不確定性分析顯示兩個(gè)方案均具有良好的市場(chǎng)波動(dòng)抗壓能力。從經(jīng)濟(jì)性角度看,在2016年的市場(chǎng)價(jià)格條件下,方案1比方案2收益率更高、回報(bào)期更短,因此經(jīng)濟(jì)性更好,更具市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。研究結(jié)果為我國(guó)構(gòu)建并推廣具有應(yīng)用前景的低階煤熱解燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)提供了可靠參考。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TQ53
【部分圖文】：

雖然近些年來(lái)生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉丛诖鬄榘l(fā)展，但在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間逡逑內(nèi)，煤炭仍將是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最主要的能源資源的主導(dǎo)地位不會(huì)改變。逡逑與此相對(duì)的是我國(guó)日益增長(zhǎng)的油氣消耗和相對(duì)貧芝的油氣產(chǎn)量。如圖１－１、１－２所示，逡逑近十年來(lái)，我國(guó)的油氣消耗逐年攀升。２０１３年我國(guó)的石油表觀消耗量己達(dá)到４．９８億噸，逡逑天然＾消耗量送到１６７６億立方米。然而我國(guó)石油資源短缺，己探明儲(chǔ)量?jī)H占全世界的１．１％，逡逑大多數(shù)油田處于開(kāi)發(fā)中后期，年產(chǎn)量逐年下滑，而k文晷驢傻撓吞鋝土刻嶸占湫�，辶x系賈露嗄昀次夜筒坎⑽尢笤齔�；天赛S牟懇彩賈展┎揮η�。辶x暇藪蟮墓┣竺蓯溝夢(mèng)夜撓推試醇紉覽滌誚�。我国是蕿懣c獻(xiàn)畬蟮氖徒阱義瞎�，近羶e杲詒壤殉叮埃�，舅|攏心茉叢げ�，祫Σ０３０年该比例将渣w又粒福埃ァＬ戾義先黃畝醞庖來(lái)娑紉燦冢玻埃保襯暉黃屏隋澹常埃�。W于石油和天然氣的進(jìn)口價(jià)格和運(yùn)輸?shù)榷己苠义洗蟪潭壬鲜艿絿?guó)際政治、軍事形勢(shì)的影響，過(guò)度依賴進(jìn)口將很可能威脅到我國(guó)的能源安全。逡逑■幰油產(chǎn)巧■片油消巧巧逡逑６逡逑單巧：億化逡逑山山山＂＂ｉｌｌｌｌｌｌｌｌ逡逑９１邐９３邐９５邐９７邐９９邐０１邋的邋０５邐０７邐０９邐１１邐１３逡逑圖１－１我國(guó)石油生產(chǎn)消費(fèi)平衡圖ＰＩ逡逑１逡逑

雖然近些年來(lái)生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、地?zé)岬瓤稍偕茉丛诖鬄榘l(fā)展，但在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間逡逑內(nèi)，煤炭仍將是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最主要的能源資源的主導(dǎo)地位不會(huì)改變。逡逑與此相對(duì)的是我國(guó)日益增長(zhǎng)的油氣消耗和相對(duì)貧芝的油氣產(chǎn)量。如圖１－１、１－２所示，逡逑近十年來(lái)，我國(guó)的油氣消耗逐年攀升。２０１３年我國(guó)的石油表觀消耗量己達(dá)到４．９８億噸，逡逑天然＾消耗量送到１６７６億立方米。然而我國(guó)石油資源短缺，己探明儲(chǔ)量?jī)H占全世界的１．１％，逡逑大多數(shù)油田處于開(kāi)發(fā)中后期，年產(chǎn)量逐年下滑，而k文晷驢傻撓吞鋝土刻嶸占湫�，辶x系賈露嗄昀次夜筒坎⑽尢笤齔�；天赛S牟懇彩賈展┎揮η�。辶x暇藪蟮墓┣竺蓯溝夢(mèng)夜撓推試醇紉覽滌誚凇Ｎ夜鞘瀾縞獻(xiàn)畬蟮氖徒阱義瞎�，近羶e杲詒壤殉叮埃�，舅|攏心茉叢げ�，祫Σ０３０年该比例将渣w又粒福埃�。天辶x先黃畝醞庖來(lái)娑紉燦冢玻埃保襯暉黃屏隋澹常埃ァ于石油和天然氣的進(jìn)口價(jià)格和運(yùn)輸?shù)榷己苠义洗蟪潭壬鲜艿絿?guó)際政治、軍事形勢(shì)的影響，過(guò)度依賴進(jìn)口將很可能威脅到我國(guó)的能源安全。逡逑■幰油產(chǎn)巧■片油消巧巧逡逑６逡逑單巧：億化逡逑山山山＂＂ｉｌｌｌｌｌｌｌｌ逡逑９１邐９３邐９５邐９７邐９９邐０１邋的邋０５邐０７邐０９邐１１邐１３逡逑圖１－１我國(guó)石油生產(chǎn)消費(fèi)平衡圖ＰＩ逡逑１逡逑

浙江大學(xué)作為國(guó)內(nèi)最早開(kāi)發(fā)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究機(jī)構(gòu)之一，在上世紀(jì)８０年代初便己提逡逑出和設(shè)計(jì)了最初的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)方窠。該技術(shù)將流化床熱解爐與循環(huán)流化床鍋爐緊密結(jié)合，逡逑在一套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)熱、電、氣和焦油的聯(lián)合生產(chǎn)，具體工藝如圖１－３所示。逡逑甲甲ｎｇ邐化ｐｅｒｔｉＭｔｅｄ邋拍，肺？逡逑

本文編號(hào)：2808195