基于焦炉煤气的三联供系统的构建、评估与优化

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中文摘要：焦炉煤气是焦化行业主要的副产品之一，在当前的工艺水平下，每炼1t焦炭，可以产生400m3左右的焦炉煤气，其中的一部分用于回炉助燃，其余部分可回收利用。我国焦化行业存在企业数量多、分布广、回收设备简陋、产品单一、污染大等缺点，现有的焦炉煤气回收利用途径还不能从根本上解决中小型企业的“点天灯现象”。这不仅污染了环境，而且造成了资源的极大浪费。以焦炉煤气为燃料，采用先进的燃气轮机技术进行冷、热、电联产，是实现焦炉煤气综合利用的高效模式之一，但目前关于这方面的研究相对较少。基于此，本文设计了一套以焦炉煤气为燃料的分布式冷、热、电三联供系统。该系统主要由燃气轮机、LiBr-H2O吸收式制冷机组、蒸汽轮机和多组换热器等设备以及各种阀门、连接管道和控制系统组成。以AspenHYSYS10.0为模拟和计算平台，研究了该系统在春季、夏季、秋季和冬季典型工作日运行时的能量流和?流。研究结果表明:该系统可使焦炉煤气的化学能得到合理的利用，不仅能同时向用户提供冷热电，而且能实现能量的梯级利用。在冬季、秋季、夏季及春季的典型日，系统的综合能效分别为66.8％、59.9％、63.7％和59.3％，?效率分别为59.5％、57.7％、56.3％和56.9％。最大的能量损失和?损失分别发生在压缩机单元和燃气轮机发电单元中，这两单元在设计或运行时都应该给予足够的重视和关注。以该系统为研究对象，构建系统负荷协同高效生产和利用的优化调度模型，考虑一次能源消耗、环境补偿成本、运行维护费用等因素，在保证供能设备高效利用基础上建立各项约束条件，并采用非线性规划法，采用Matlab语言编写求解程序，以经济成本最低为优化目标，对系统在不同季节的运行模式和运行参数进行了优化研究。结果表明，所建立的分布式冷、热、电三联供协同优化调度模型能够有效提高系统运行的经济性和环保性，与传统调度模式相比，春季、夏季、秋季以及冬季典型日优化后24h累计运行费用分别降低了25％、35％、22％和30％，研究成果可为分布式能源系统的发展和应用提供参考。

作者：

毛成

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关键词：

焦炉煤气三联供系统非线性规划燃气轮机制冷机组

授予学位：

硕士

学科专业：

动力工程

导师：

冯明杰

学位年度：

2021

学位授予单位：

东北大学

语种：

中文

中图分类号：