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目錄TOC\o"1-3"\u多聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 1第一章多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)概述 3一、基本概念 3(一)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)定義 3(二)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)內(nèi)涵 3二、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀分析 6(一)國內(nèi)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 6(二)國際多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 8(三)多聯(lián)產(chǎn)更適合中華人民共和國國情 10(三)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 10第二章多聯(lián)產(chǎn)種類及方式 11一、煤多聯(lián)產(chǎn) 11二、煤分級運用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 12三、IGCC多聯(lián)產(chǎn) 14四、電-甲醇多聯(lián)產(chǎn) 16五、冷熱電三聯(lián)產(chǎn) 17第三章多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向 18
第一章多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)概述一、基本概念(一)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)定義多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是運用物理化學(xué)辦法達到煤高效、干凈運用途徑。它以煤炭氣化為中心,可以將95%以上煤轉(zhuǎn)換成一種稱之為合成氣可燃?xì)怏w。將合成氣用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電,可以獲得比常規(guī)燃煤發(fā)電高能源運用效率。多聯(lián)產(chǎn)、干凈化技術(shù)是實現(xiàn)煤基干凈能源有競爭力途徑。多聯(lián)產(chǎn)原理,是將煤氣化后先通過一種反映器做化工產(chǎn)品,剩余尾氣再去燃燒發(fā)電。多聯(lián)產(chǎn)相稱于把化工和發(fā)電兩個過程耦合起來,能量運用效率可以提高10%~15%,同步,化工產(chǎn)品增值量比較大,并且可以實現(xiàn)調(diào)峰。煤氣化系統(tǒng)很貴,如果能實現(xiàn)化工和發(fā)電互相調(diào)節(jié),氣化系統(tǒng)就能始終穩(wěn)定運營,減少發(fā)電成本。(二)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)內(nèi)涵多聯(lián)產(chǎn)實質(zhì)是實現(xiàn)煤炭資源價值梯級運用煤炭作為大自然賦予人類化石能源,不但是非常重要固體燃料,并且更是十分寶貴化工原料。多聯(lián)產(chǎn)思路是通過以煤氣化技術(shù)為“龍頭”各種煤質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成,先從煤炭生產(chǎn)各種高附加值化工產(chǎn)品和干凈氣體與液體燃料,然后再運用前面各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生殘渣、尾氣以及余熱等低品位能源發(fā)電。因而,從資源合理與有效運用角度來看,多聯(lián)產(chǎn)實質(zhì)是實現(xiàn)煤炭資源價值從高到低逐次梯級運用。多聯(lián)產(chǎn)追求煤炭資源運用效率最大化。一種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)都會注重從原料到產(chǎn)品過程運用效率最大化。而多聯(lián)產(chǎn)煤炭轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中要包括各種煤炭轉(zhuǎn)化子系統(tǒng)。顯然,每個子系統(tǒng)過程運用效率最優(yōu)并不一定能使總系統(tǒng)效率達到最優(yōu)。同步,對于不同煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)而言,一種技術(shù)產(chǎn)品也有也許是另一種技術(shù)原料。因而,多聯(lián)產(chǎn)通過對各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成,可以實現(xiàn)從煤炭到各種產(chǎn)品煤炭資源運用過程效率盡量最大化。初步估算表白,熱、電、甲醇、合成氣四聯(lián)供系統(tǒng)與分供狀況相比,煤炭消耗量有也許減少22.6%。多聯(lián)產(chǎn)追求煤炭運用經(jīng)濟效益最大化。雖然任何一種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)都會注重過程經(jīng)濟效益最大化,但每個子系統(tǒng)經(jīng)濟效益最優(yōu)也并不一定能使由各種子系統(tǒng)構(gòu)成多聯(lián)產(chǎn)總系統(tǒng)經(jīng)濟效益達到最優(yōu)。而多聯(lián)產(chǎn)將各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成后來,不但可以通過多項技術(shù)組合來實現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)模經(jīng)濟效益,并且可以通過各種工藝流程、重要設(shè)備、附屬設(shè)施以及公用工程合并來減少工程建設(shè)比投資,從而實現(xiàn)從煤炭到各種產(chǎn)品煤炭資源運用過程經(jīng)濟效益盡量最大化。初步估算表明,IGCC熱、電、甲醇三聯(lián)供與IGCC熱、電、甲醇分供狀況相比,產(chǎn)品綜合價格有也許減少4o%;而熱、電、甲醇、合成氣四聯(lián)供與熱、電、甲醇、合成氣分供狀況相比,工程投資有也許減少38%,產(chǎn)品綜合價格有也許減少31%。多聯(lián)產(chǎn)追求煤炭資源運用環(huán)境最和諧。每一種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)都會有“三廢”等污染物排放。為了滿足日益嚴(yán)格環(huán)保規(guī)定,必要采用恰當(dāng)環(huán)保辦法,對產(chǎn)生污染物進行恰當(dāng)轉(zhuǎn)化、回收運用或安全處置等減量化、資源化、無害化解決,最后做到近零排放或達標(biāo)排放。多聯(lián)產(chǎn)將各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成在一起,不但有助于實現(xiàn)污染物集中、綜合治理,大大減少環(huán)保費用;并且容易做到以廢治廢,實現(xiàn)廢物運用,變廢為寶。多聯(lián)產(chǎn)是一種非常復(fù)雜系統(tǒng)工程。多聯(lián)產(chǎn)絕不是各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)任意簡樸疊加,而是以煤炭資源價值合理運用為前提、以滿足國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展為目的、建立在有關(guān)技術(shù)發(fā)展水平基本之上、以價值提高、過程效率、經(jīng)濟效益以及環(huán)保特性為綜合目的函數(shù)各種子系統(tǒng)優(yōu)化集成。這其中包括如下幾層含義:(1)多聯(lián)產(chǎn)前提是實現(xiàn)煤炭資源寶貴價值合理運用,詳細(xì)方式是各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化集成,深刻內(nèi)涵是煤炭資源價值梯級運用;(2)多聯(lián)產(chǎn)各種目的產(chǎn)品設(shè)立應(yīng)以滿足國民經(jīng)濟高速、健康發(fā)展為目的,并且也只有這樣,才干實現(xiàn)產(chǎn)品適銷對路,從而體現(xiàn)出經(jīng)濟效益最大化;(3)多聯(lián)產(chǎn)發(fā)展要受到有關(guān)技術(shù)發(fā)展水平限制,也就是說,被優(yōu)化集成到多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中各單項煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)必要成熟、可靠;(4)多聯(lián)產(chǎn)煤炭轉(zhuǎn)化系統(tǒng)集成優(yōu)化目的函數(shù)并非是單個,而是各種目的函數(shù)綜合平衡。顯然,各種目的函數(shù)綜合平衡成果也應(yīng)當(dāng)隨著社會、經(jīng)濟、技術(shù)等因素發(fā)展變化而不斷向更深層次和更高境界發(fā)展。二、多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)呈現(xiàn)狀分析整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)加上多聯(lián)產(chǎn),被以為是當(dāng)前最具發(fā)展前景清潔煤技術(shù),它在燃燒前先去除煙氣中污染物,常規(guī)污染少,效率高,有助于綜合運用煤炭資源,能同步生產(chǎn)甲醇、尿素等化工產(chǎn)品。國內(nèi)多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀中華人民共和國是煤炭大國——75%發(fā)電裝機是來自火力發(fā)電,80%電量來自火電,80%以上二氧化碳排放來自煤炭燃燒;作為一種高碳能源,煤含碳量達到80%以上;自21世紀(jì)起相稱長時期內(nèi),中華人民共和國對煤依賴度很難降到50%如下。因而,必要提高燃煤效率,發(fā)展煤干凈化技術(shù),加強超臨界發(fā)電技術(shù),控制污染物排放。當(dāng)前,多聯(lián)產(chǎn)煤炭轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在中華人民共和國發(fā)展可以說是僅僅處在起步階段。重要是以煤氣化為龍頭,煤氣用于制氫、氫用于高溫燃料電池發(fā)電、電池余熱供熱、CO2或其他污染物在原料(燃料)制備階段得到分離和治理,或者是以煤氣化為核心,將生產(chǎn)化學(xué)品與聯(lián)合循環(huán)發(fā)電相結(jié)合,同步還生產(chǎn)民用煤氣和供熱。更廣義多聯(lián)產(chǎn)概念還將煤化工、合成工藝、冶金還原冶煉等組合成整體,或在煤礦區(qū)將能源轉(zhuǎn)化成化工產(chǎn)品生產(chǎn),并使電力或熱力輸送形成一種綜合整體。在多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中,本來單獨生產(chǎn)系統(tǒng)在重新組合中也許被簡化,對原料規(guī)定減少,通過不同工藝互補而提高總體效率,最后使產(chǎn)品成本減少。國內(nèi)國內(nèi)科技界、產(chǎn)業(yè)界關(guān)注多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展,并進行了系統(tǒng)研究和有關(guān)單項技術(shù)研究開發(fā)。而煤作為一種多元素能源,諸多專家都以為將其一股腦燒掉相稱可惜。許多業(yè)內(nèi)人士就提出把發(fā)電和化工結(jié)合起來,發(fā)展以氣化為基本IGCC多聯(lián)產(chǎn),對煤加以綜合運用。多聯(lián)產(chǎn)原理很簡樸,將煤氣化后先通過一種反映器做化工產(chǎn)品,剩余尾氣再去燃燒發(fā)電。多聯(lián)產(chǎn)相稱于把化工和發(fā)電兩個過程耦合起來,能量運用效率可以提高10%~15%,同步,化工產(chǎn)品增值量比較大,并且可以實現(xiàn)調(diào)峰。據(jù)悉,煤氣化系統(tǒng)很貴,如果能實現(xiàn)化工和發(fā)電互相調(diào)節(jié),氣化系統(tǒng)就能始終穩(wěn)定運營,減少發(fā)電成本。多聯(lián)產(chǎn)概念被諸多國內(nèi)外專家所承認(rèn)。而對于中華人民共和國這樣煤炭大國,其意義尤為特殊。近來幾年,倪維斗始終在到處呼吁發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)。但多聯(lián)產(chǎn)基本——IGCC電廠卻始終沒有大規(guī)模地發(fā)展起來。據(jù)記者理解,國內(nèi)在上世紀(jì)70年代末和90年代末曾擬定過兩個IGCC示范項目,但最后都無疾而終。國際上,美國還只有IGCC和制氫聯(lián)產(chǎn),真正用煤制化工產(chǎn)品,并且實現(xiàn)IGCC發(fā)電,山東兗礦集團算全球第一種。據(jù)悉,該裝置是一臺小規(guī)模多聯(lián)產(chǎn)示范裝置,以甲醇為主發(fā)電為輔——20萬噸甲醇輔以8萬千瓦發(fā)電,已經(jīng)穩(wěn)定運營了3年,經(jīng)濟性和二氧化碳減排效果都較好,當(dāng)前正在準(zhǔn)備發(fā)展第二代裝置,進一步提高效率。倪維斗指出,當(dāng)前發(fā)展IGCC多聯(lián)產(chǎn)阻力重要來自兩個方面,一是發(fā)電和化工行業(yè)結(jié)合思想阻力較大。她表達,事實上中華人民共和國五大電力公司當(dāng)前也在做化工產(chǎn)品,只但是是分開做,資源匹配限度低。此外,國家能源局對IGCC持過度謹(jǐn)慎態(tài)度,當(dāng)前為止只批了一種示范電廠。7月,國內(nèi)首座自主設(shè)計、制造并建設(shè)IGCC電站——華能天津IGCC電站示范工程在天津開工,籌劃建設(shè)1臺25萬千瓦級發(fā)電機組。倪維斗表達,單純用于發(fā)電IGCC電廠重要問題是基本投資較貴,是普通超臨界電廠1.5倍以上,也許要達到每千瓦上萬元人民幣。然而,雖然投資比較高,但是諸多電力公司均有積極性,并且多聯(lián)產(chǎn)是減少IGCC成本方式之一。在技術(shù)層面,大某些技術(shù)都能實現(xiàn)自主化。“燃?xì)廨啓C核心技術(shù)咱們正在攻關(guān),總歸是要國產(chǎn)化。IGCC和多聯(lián)產(chǎn)為什么不開展示范呢?”倪維斗不解。10月由山西潞安集團、中科院山西煤化所、中科合成油有限公司合伙完畢煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)低碳化技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用項目30日通過國家科技成果鑒定。由13名院士、專家構(gòu)成鑒定委員會通過鑒定,以為此項目成果形成煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),摸索減少二氧化碳排放途徑,具備自主知識產(chǎn)權(quán),對實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和資源綜合運用品有示范作用,在煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)核心技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平。據(jù)理解,山西潞安集團煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)低碳化技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用項目,是國家“863”高新技術(shù)項目、中華人民共和國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重大項目延續(xù)項目,也是山西省與中科院省院合伙項目。截至當(dāng)前,此項目實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運營,高品質(zhì)柴油、石腦油、石蠟、硫磺等產(chǎn)品銷往河南、山東、上海、廣東、香港等地,并進入了上海世博會。關(guān)于人士稱,此項目通過國家科技鑒定,標(biāo)志著潞安集團在發(fā)展煤基合成油多聯(lián)產(chǎn)、實現(xiàn)深度轉(zhuǎn)型方面獲得重大成果,為下一步清潔運用棄采高硫高灰劣質(zhì)煤資源建設(shè)540萬噸/年煤基合成油品及化學(xué)品多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化示范項目奠定基本。(二)國際多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀國外已經(jīng)出臺或正在醞釀氣化聯(lián)產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)各種各樣,如美國能源部(DOE)提出Vision2能源系統(tǒng);Shell公司提出合成氣園(SyngaPark)概念;美國某些大學(xué)正在進行理論與實踐研究生態(tài)工業(yè)園系統(tǒng);歐洲!拉美等國家/綠色化學(xué)與技術(shù)科研籌劃;意大利ISAB公司用于石化公司IGCC動力站等"上述系統(tǒng)出發(fā)點均寄但愿在本行業(yè)內(nèi)謀求局部最優(yōu)解,最有代表性當(dāng)數(shù)SyngasPark。美國21世紀(jì)展望籌劃(Vision21)制定了21世紀(jì)美國能源工業(yè)發(fā)展規(guī)劃,其總目的是在年,建成超清潔能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng),轉(zhuǎn)化效率大幅度提高,污染物接近零排放。通過進一步研究既有技術(shù),開發(fā)新型核心和支撐技術(shù),虛擬工廠耦合,在近期內(nèi)實現(xiàn)煤氣化、燃?xì)廨啓C發(fā)電、車用液體燃料和化工產(chǎn)品合成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),在將來實行煤氣化制氫、燃料電池發(fā)電、液體燃料和化工產(chǎn)品合成為主多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。整個系統(tǒng)構(gòu)成在某一詳細(xì)能源工廠設(shè)計上并不存在一種固定模式,而是依照本地產(chǎn)品需求不同選取不同技術(shù)模塊(或稱為18“能源島”)進行優(yōu)化整合,以實現(xiàn)能源梯級運用、環(huán)境污染最小化甚至為零、成本最低而效率最大化。針對煤炭運用過程中CO2排放量大問題,還提出了固定解決CO2實現(xiàn)污染物近零排放規(guī)定。為了實現(xiàn)Vision21規(guī)劃目的,美國年實行了干凈煤發(fā)電籌劃(CleanCoalPowerInitiative),近期目的是開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟可行環(huán)境控制技術(shù),解決現(xiàn)存能源系統(tǒng)環(huán)境污染問題,長遠目的是開發(fā)具備CO2捕集功能發(fā)電和清潔燃料零排放能源系統(tǒng)。CCPI將歷時10年安排四輪項目,總投資20億美元。年初,美國政府宣布開始執(zhí)行將來發(fā)電(FutureGen)項目,籌劃投資十億美元(其中DOE承擔(dān)80%,別的20%由約十個公司構(gòu)成聯(lián)盟來共同承擔(dān)),十年內(nèi)建設(shè)一座以煤氣化為基本,聯(lián)產(chǎn)275MW電、氫氣、及液體燃料新一代清潔能源示范廠,并與收集埋存CO2相結(jié)合,實現(xiàn)CO2近零排放。FutureGen項目將為美國在“后石油”時代,繼續(xù)依托煤炭作為重要能源,并向氫能經(jīng)濟過渡,為解決CO2排放問題和可持續(xù)發(fā)展奠定基本。與此相應(yīng),殼牌(Shell)公司提出合成氣園(SyngasPark)概念,它亦以煤氣化或渣油氣化為核心,所得合成氣用于IGCC發(fā)電、用一步法生產(chǎn)甲醇和化肥,并作為都市煤氣供應(yīng)顧客。近期美國PEFI公司(PowerEnergyFuel,INC)提出了通過石油焦氣化聯(lián)產(chǎn)低碳醇與發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。其中,甲醇用于調(diào)峰,乙醇用于調(diào)和汽油,丙醇等作為化工運用,經(jīng)濟技術(shù)評價表白該聯(lián)產(chǎn)過程稅后投資收益率在15.2%-15.8%之間??傊?,國外學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和政府已對煤炭多聯(lián)產(chǎn)概念及其對21世紀(jì)能源運用戰(zhàn)略意義獲得共識,正在大力推動其研究、發(fā)展和示范。某些國際上知名公司,如英國BP公司、美國德士古公司、GE公司、美國空氣產(chǎn)品公司等都在進行煤炭聯(lián)產(chǎn)集成系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展和適當(dāng)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)核心技術(shù)突破。(三)多聯(lián)產(chǎn)更適合中華人民共和國國情碳捕集與封存(CCS)中二氧化碳捕獲是最昂貴環(huán)節(jié)。但在國內(nèi),煤化工中已經(jīng)存在大量容易收集純二氧化碳,如國內(nèi)當(dāng)前甲醇用量1200萬噸,年排放二氧化碳3000萬噸。甲醇是一種重要化工中間體,將來可以用作燃料,需求量很大,所排放二氧化碳還將增長。“這些二氧化碳是最容易收集,基本上已經(jīng)捕獲,但當(dāng)前都沒有運用起來而放空了?!蹦呔S斗說。倪維斗表達,雖然二氧化碳排放總量是幾十億噸數(shù)量級,但在將來,如果加強二氧化碳運用系統(tǒng)科研工作,創(chuàng)造新型二氧化碳化工運用體系和高附加值產(chǎn)品,將會增長二氧化碳減排量。例如,國內(nèi)當(dāng)前化肥系統(tǒng)40年如一日沒有變化,重要就是尿素加合成氨,導(dǎo)致田間過度施肥成為國內(nèi)一大污染源,同步耗費了大量能源。倪維斗指出,如果發(fā)展新肥料體系,如草酸銨等都含大量二氧化碳,可以更多地運用二氧化碳。這樣上游發(fā)電和化工結(jié)合,下游用高附加值產(chǎn)品運用二氧化碳,便能提高系統(tǒng)能源運用率和減排二氧化碳。有人以為,到,中華人民共和國工業(yè)化過程將會結(jié)束。屆時,通過經(jīng)濟構(gòu)造調(diào)節(jié)就能自然地減少二氧化碳排放量。對此,倪維斗以為,不論工業(yè)化進程何時結(jié)束,人均用能量總有一種定值。她指出,當(dāng)前國內(nèi)人均用能為2噸多標(biāo)煤/年,美國為11噸標(biāo)煤/年,英法德是6噸標(biāo)煤/年。到,國內(nèi)居民生活水平還將大大提高,人均用能量至少會達到3噸標(biāo)煤/年,按照15億人口計算全國用能量就將達到45億噸標(biāo)煤。保守預(yù)計2050年至少也要60億噸標(biāo)煤能量,比當(dāng)前翻一番,其中煤至少占40%~50%?!斑@樣大量煤必要考慮如何低碳?!蹦呔S斗說,“咱們每塊煤都必要在二氧化碳減排上精打細(xì)算?!保ㄈ┒嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢以煤氣化為基本、以電力生產(chǎn)為核心,聯(lián)產(chǎn)液體燃料及化學(xué)品多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將是國內(nèi)以煤為基本新型能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng)技術(shù)重點發(fā)展方向。在技術(shù)研發(fā)方面,對適合多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)核心單元技術(shù)進行重點突破,形成具備自主知識產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)和技術(shù)群。在技術(shù)示范方面,以有關(guān)工程為依托,以公司為主體,進行若干個不同類型多聯(lián)產(chǎn)示范,為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定基本。實行多聯(lián)產(chǎn)示范工程,形成具備自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力技術(shù)產(chǎn)業(yè)群,帶動國內(nèi)干凈煤核心技術(shù)和裝備發(fā)展,為實現(xiàn)煤炭干凈、高效運用升級提供技術(shù)支撐,形成可持續(xù)發(fā)展新型能源轉(zhuǎn)化技術(shù)系統(tǒng)。第二章多聯(lián)產(chǎn)種類及方式一、煤多聯(lián)產(chǎn)基于煤氣化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是將IGCC和煤化工技術(shù)耦合能源系統(tǒng),具備涉及電力和化工產(chǎn)品(可作為液體燃料甲醇或二甲醚等)各種產(chǎn)品輸出。圖下是電力、甲醇聯(lián)產(chǎn)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。先進煤氣化技術(shù)已經(jīng)把煤轉(zhuǎn)化效率提高到遠遠高于老式煤燃燒轉(zhuǎn)化效率,可以保證煤在石化工業(yè)和燃料工業(yè)中應(yīng)用在經(jīng)濟和環(huán)保方面都具備可行性。更令人興奮進展之一是一種一體化方案——煤多聯(lián)產(chǎn),即把煤同步轉(zhuǎn)化成電力和合成氣,而合成氣可轉(zhuǎn)化成化工和液體燃料。一體化方案提供了一種可以的確低把煤價值最大化方略。在煤多聯(lián)產(chǎn)中,煤氣化生成氣體,某些合成氣用于在老式整體燃?xì)?蒸汽汽輪機聯(lián)合循環(huán)(IGCC)系統(tǒng)中進行發(fā)電,某些合成氣用于通用化工產(chǎn)品(甲醇、氨及其衍生物例如)或液體燃料(甲醛、才有、二甲醚和汽油)聯(lián)合生產(chǎn)。煤多聯(lián)產(chǎn)相對于老式煤燃燒,具備明顯優(yōu)勢;對于依托煤燃燒進行發(fā)電國家和地區(qū),當(dāng)前可以預(yù)測這是一種可行、實用代替方案。由于詳細(xì)某些基本特性,沒得多聯(lián)產(chǎn)使這些地方和其她地區(qū)受益。二、煤分級運用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)煤是一種復(fù)雜混合物,作為單一用途來運用往往會導(dǎo)致很大揮霍,如燃燒發(fā)電是把煤所含各有用成分都作為燃料來運用,沒能充分運用其中有更高價值組分,如揮發(fā)分等。而對于煤化工系統(tǒng),由于其反映條件限制,往往只能運用煤中較容易運用某些,別的作為殘渣解決,揮霍資源,污染環(huán)境因此,如果能把以煤作為資源各種生產(chǎn)工藝作為一種整體考慮,從整體運用角度,分級轉(zhuǎn)化,分級運用,實現(xiàn)煤炭高效低污染運用,可以更好地解決人們所面臨資源與環(huán)境問題。煤多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)正是從整體最優(yōu)角度、跨越行業(yè)界限,所提出一種高度靈活資源、能源、環(huán)境一體化系統(tǒng)煤多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是一種非常復(fù)雜系統(tǒng)工程。它不是各種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)任意簡樸疊加,而是以煤炭資源合理運用為前提,建立在有關(guān)技術(shù)發(fā)展水平基本之上,以煤炭資源運用價值、運用過程效率、經(jīng)濟效益提高及減少環(huán)境污染最大化為綜合目的函數(shù),優(yōu)化耦合各種煤炭轉(zhuǎn)化子系統(tǒng),優(yōu)化耦合之后產(chǎn)品生產(chǎn)流程比各自單獨生產(chǎn)流程簡樸。同步,調(diào)節(jié)系統(tǒng)各種產(chǎn)品(其是發(fā)電)之間“峰谷”差,使得各流程優(yōu)化運營。通過對合成氣集中凈化,SOx、NOx、粉塵等老式污染物接近零排放,溫室氣體CO2排放也因效率提高而減少基于煤氣化技術(shù)不同,當(dāng)前多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)重要技術(shù)方向可以分為如下3類以煤熱解燃燒為核心多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng);以煤某些氣化為核心多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng);③以煤完全氣化為核心多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。圖為該多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)基本工藝流程圖,基本工藝為:循環(huán)流化床鍋爐運營溫度在850~900℃,大量高溫循環(huán)灰被攜帶出爐膛,經(jīng)分離機構(gòu)分離后某些作為熱載體進入以再循環(huán)煤氣為流化介質(zhì)流化床氣化爐。燃料(煤)經(jīng)給料機進入氣化爐和作為固體熱載體高溫循環(huán)灰混合受熱。煤受熱裂解,析出高熱值揮發(fā)分。煤在氣化爐中經(jīng)熱解所產(chǎn)生粗煤氣、焦油和細(xì)灰顆粒進入氣化爐分離機構(gòu),經(jīng)分離后粗煤氣進入煤氣凈化系統(tǒng),經(jīng)洗滌塔、電捕焦油器后,某些粗凈化后煤氣通過煤氣再循環(huán)風(fēng)機加壓后送回氣化爐底部,作為氣化爐流化介質(zhì),別的煤氣則進入脫硫等設(shè)備繼續(xù)凈化變成凈煤氣供民用或經(jīng)變換、合成反映變成甲醇等液體燃料。電捕焦油器收集下來焦油提取高附加值產(chǎn)品或改性成高品位合成油。煤在氣化爐熱解氣化后半焦和循環(huán)物料以及煤氣分離器所分離下細(xì)灰及半焦一起通過返料機構(gòu)進入循環(huán)流化床鍋爐燃燒,把從氣化爐來低溫循環(huán)物料加熱后再送至氣化爐以提供氣化所需熱量,同步所生產(chǎn)水蒸氣用于發(fā)電、供熱及制冷等。三、IGCC多聯(lián)產(chǎn)基于煤氣化合成液體燃料(如甲醇、DME)被以為是代替石油燃料重要物質(zhì)。當(dāng)前,眾多公司(重要是煤炭公司)紛紛上馬煤化工項目,生產(chǎn)合成油。IGCC同這些化工合成都是基于煤氣化,它們可以較好地耦合,形成電化多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),減少生產(chǎn)成本,同步保證國內(nèi)能源、電力安全供應(yīng)。從這一角度來講,IGCC符合國家安全需要,必然引起注重。四、電-甲醇多聯(lián)產(chǎn)成果表白,在串聯(lián)運營中有一種最佳循環(huán)比,使系統(tǒng)熱效率達到最大。這是由于,隨著循環(huán)比增大,甲醇熱值增長,由于甲醇生產(chǎn)熱效率高于電力生產(chǎn)熱效率,故當(dāng)供應(yīng)系統(tǒng)能量一定是,轉(zhuǎn)換成甲醇比例越大,系統(tǒng)能量運用率越高,熱效率越高。五、冷熱電三聯(lián)產(chǎn)從科技技術(shù)角度出發(fā),冷熱電聯(lián)產(chǎn)(CCHP)是一種建立在能梯級運用概念基本上,將制冷、供熱(采暖和供熱水)及發(fā)電過程-體化多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng),目在于提高能源運用效率,減少碳化物及有害氣體排放。與集中式發(fā)電-遠程送電比較,CCHP可以大大提高能源運用效率:大型發(fā)電廠發(fā)電效率-般為35%-55%,扣除廠用電和線損率,終端運用效率只能達到30-47%。而CCHP能源運用率可達到90%,沒有輸電損耗;此外,CCHP在減少碳和污染空氣排放物方面具備很大潛力:據(jù)關(guān)于專家估算,如果從起每年有4%既有建筑供電、供暖和供冷采用CCHP,從起25%新建建筑及從起50%新建建筑均采用CCHP話,到二氧化碳排放量將減少19%。如果將既有建筑實行CCHP比例從4%提高到8%,到二氧化碳排放量將減少30%。
典型冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)普通涉及:動力系統(tǒng)和發(fā)電機(供電)、余熱回收裝置(供熱)、制冷系統(tǒng)(供冷)等。針對不同顧客需求,冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)方案可選取范疇很大:與熱、電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)關(guān)于選取有蒸汽輪機驅(qū)動外燃燒式和燃?xì)廨啓C驅(qū)動內(nèi)燃燒式方案;與制冷方式關(guān)于選取有壓縮式、吸取式或
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