水煤气变换反应对多联产系统能源转换效率与温室气体排放的影响

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1、第26卷第3期2006年6月JournalofPowerEngineering■e*上，.，「”.・・—二Vol.26No.3June2006文章编号：1000-6761(2006)03-432-05水煤气变换反应对多联产系统能源转换效率与温室气体排放的影响张勇，倪维斗，李政(清华大学热能工程系，北京100084)摘要：建立并完善了煤基合成气液体燃料/电力多联产仿真和优化模型•应用该模型能准确地预测出系统在不同压力下蒸汽发生潜力和相应的蒸汽循环发电能力。研究了水煤气变换反应器对系统能源转换效率与温室气体排放的彩响，其结果对于未来多联产系统设计优化及控

2、制温室气体排放方面研究具有参考价值。图3表3参14关键词：能源系统工程；多联产；水煤气变换；夹点分析；温室气体中图分类号：TK121文献标识码：AEffectsofWater-gasReactionontheEnergyConversionEfficiencyandGreenhouseGasEmissionofPolygenerationSystemZHANGYong,NIWei-dou,LIZheng(DepartmentofThennalEnergy,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:

3、Asimulationandoptimizationmodelofacoalbasedpolygenerationsystemofsyngas,liquidfuelandelectricpowerhasbeenbuiltandperfected・Itcanaccuratelypredictthesystem*ssteamgenerationpotentialatvariouspressurelevelsandthecorrespondingpowergenerationcapability.Thewater-gasconversionreactor'

4、seffectonthesystem'senergyconversionefficiencyandtheemissionofgreenhousegashasbeenstudied.Theresultsobtainedmayserveasareferenceforfuturedesignandoptimizationofpolygenerationsystemsandalsoforresearchworkconcerningtheemissionrestrictionofgreenhousegases.Figs3,tables3andrefs14.Ke

5、ywords:energysystemengineering;polygeneration;water-gasconversion;pintchanalysis;greenhousegas在能源发展战略中，液体燃料/电力多联产技术已经成为解决我国未来能源问题的重要思路⑴。其基本过程为以煤为原料制取合成气，合成气在化工单元合成可替代传统汽油和柴油的液体燃料(甲醇、二甲讎、FT燃料)，化工单元未反应的合成气进一步通入发电单元发电。煤气化多联产相对于传统能源利用方式的优点在于:其一，将煤炭作为一种重要的化工原料，而不是传统方式中用于直接燃烧的燃料，符合物质

6、与能收稿日期：2005-09-15基金项目：国家重点基础研究发展规划项目资助(No2005CB221207)作者简介：张勇(1973-).清华大学热能工程系博士研究生。量的梯级利用原理，在将煤炭转化为电能的同时可以得到中国短缺的液体燃料这一重要能源;其二，由于采用纯氧气化，且流程中可多处实现二氧化碳的富集，为未来控制温室气体排放提供了可能；其三,多联产系统强调各行业资源、能量、工艺过程的耦合与系统的优化配置，系统能量利用效率获得较大改善，资源消费和污染物排放大幅度减少。多联产能源系统研究已经进入工程化研究阶段，已有多项与多联产相关的示范项目开始实施力

7、清华大学、中国科学院等科研院所也正在开展多联产能源系统的示范工程前期研究工作，加强与加深多联产能源系统基础与设计理论的研究在当前已经成为一项重要与紧迫的任务。在多联产系统流程中，调整原料气气体成分比例的水煤气变换反应器是其中的重要环节，该反应器对系统能源转换效率与温室气体排放水平都有较大的影响。本文对此进行了系统分析，得到了一系列对多联产系统设计与运行具有重要价值的数据与结论。1水煤气变换反应煤基合成气一般为富CO气体（表1）,而合成液体燃料的原料气的最佳合成组分要求较高的氢气比例，如F-T燃料合成反应最佳H2/CO为略大于2,二甲瞇合成为1,甲醇合

8、成为2‘"。因此，液体燃料合成工艺中一般需将合成气通过水煤气变换将部分CO变换为爲，调整合成气组成，以提高转