【摘 要】
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近年来温室气体排放引发了全球气候变化,减少温室气体排放势在必行。为应对此环境危机,我国提出了碳达峰和碳中和的目标。基于我国目前的能源结构,煤炭仍然在我国经济发展和能源安全方面占据重要地位,欲破先立,当前煤炭的清洁高效利用至关重要。煤基多联产系统将化工系统和动力系统相耦合,能够实现煤的物质与能量综合梯级转换利用,提高煤炭的能源利用效率。因此在我国低阶煤储量巨大的背景下,开发以煤热解为基础的煤基多联产
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近年来温室气体排放引发了全球气候变化,减少温室气体排放势在必行。为应对此环境危机,我国提出了碳达峰和碳中和的目标。基于我国目前的能源结构,煤炭仍然在我国经济发展和能源安全方面占据重要地位,欲破先立,当前煤炭的清洁高效利用至关重要。煤基多联产系统将化工系统和动力系统相耦合,能够实现煤的物质与能量综合梯级转换利用,提高煤炭的能源利用效率。因此在我国低阶煤储量巨大的背景下,开发以煤热解为基础的煤基多联产系统及其节能提效是相当时期内实现低阶煤清洁高效利用的有效措施。本文围绕课题组提出的煤基多联产碳循环系统,从性能分析和能量优化评价两方面进行了研究。对煤基多联产碳循环系统的性能进行了初步的探索。利用大型化工流程模拟软件对煤基多联产碳循环系统的模拟流程进行了完善,以新疆淖毛湖煤为原料对煤基多联产碳循环系统进行模拟;以系统能量利用效率为目标,确定未反应合成气循环比和动力单元烟气注入量的系统较优操作参数;在较优操作参数下,对系统进行物料、能量和（火用）衡算,探究系统运行的可行性,并与传统多联产系统进行对比,突出碳循环系统的优越性;同时将煤基多联产碳循环系统与传统煤基多联产系统进行能量利用效率和（火用）效率的对比,将煤基多联产碳循环系统与单产系统进行分析计算系统相对节能率。结果表明:煤基多联产碳循环系统较优的未反应合成气循环比为1.05,动力单元烟气注入量为30000 kg/h;系统气化单元（火用）损失占系统总（火用）损失的83.2%,因此需要进一步提高气化单元的（火用）效率;碳循环煤基多联产的系统能量利用率为49.7%,高于传统煤基多联产的系统能量利用率;煤基多联产碳循环系统的能量节约率达13%,折合二氧化碳减排18587.3 kg/h。对煤基多联产碳循环系统进行能量优化和性能评价。基于对煤基多联产碳循环（CBPCC）系统的性能分析,发现系统存在节能的潜力。利用新型节能技术-自热再生理论对CBPCC系统进行节能优化,分别提出了局部自热再生优化的煤基多联产碳循环（PSHR-CBPCC）系统和整体自热再生优化的煤基多联产（ISHR-CBPCC）系统;对三个系统进行物流数据提取和余热分析,得出了各个系统的节能潜力,通过系统节能设计,建立适用于多联产系统自热再生理论节能优化的一般性技术路线;对三个系统的能源、环境和经济进行性能评价,形成多联产系统评价的一般性方法。结果表明:整体自热再生优化的煤基多联产系统的能量利用效率和（火用）效率最高,分别为53.9%和44%,系统的年度总费用优于CBPCC和PSHR-CBPCC系统,与CBPCC系统相比,二氧化碳排放量减少90.1%,整体自热再生优化是优于局部自热再生优化的,这为工业的降碳节能降耗提供了思路。
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