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基于我国以煤炭为主的能源结构,以及废旧塑料所带来的回收问题等背景条件,实现二者的互补利用很有意义。尤其对于国内的一些高灰分煤而言,与废旧塑料联合气化多联产可以弥补其自身气化产气量不足的缺点,将为此类煤炭提供更优的煤炭深加工方式,为此类多联产的实际应用提供一定的理论支持。 本文建立了以循环流化床气化技术为基础的化工-动力联产能源系统,包括添加聚乙烯的煤部分气化电-气联产系统和添加不同塑料的煤部分气化甲醇-电力联产系统。应用化工流程模拟软件Aspen Plus对空气分离、合成气净化、半焦燃烧、甲醇合成、联合循环发电以及部分气化等主要单元进行模拟与分析。着重介绍部分气化的模型建立过程。 本文从能耗的角度建立了以热效率为主要指标的系统评价方法,对于添加聚乙烯的煤部分气化电-气联产系统分析了不同聚乙烯添加量(0%、25%、50%、75%)对系统效率的影响;对于添加不同废塑料的煤部分气化甲醇-电力联产系统分析了添加不同塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)对系统效率的影响。简单分析了能量在多联产系统中的转移和分布情况,以及系统的变工况调节特性。 结果显示,在Gibbs模块中通过“限制平衡反应法”修正建立的煤部分气化Aspen Plus热力学模型,可用来预测部分气化产物分布。添加聚乙烯的煤部分气化电-气联产系统,随着聚乙烯占比的增大,煤炭相对节省率相应提高,而整体多联产系统的热效率则先增大后减小;当添加聚乙烯占比约为25%时,热效率达到最大值59.5%,相比全煤部分气化系统,热效率提高了2%;添加25%聚乙烯塑料的煤部分气化多联产系统,当合成气全部用来发电时,系统热效率要高于传统的IGCC系统2%。添加聚丙烯的甲醇-电力联产系统整体热效率能达到64.08%,添加聚苯乙烯的系统热效率为62.34%,而添加聚乙烯的系统热效率为61.13%;添加聚丙烯的系统热效率最高,高出添加聚苯乙烯系统2%,聚乙烯系统3%;添加聚丙烯时的氢碳比为1.46相对较高,对于无水煤气变换合成甲醇最为合适。