合成氨—动力多联产系统借助于系统集成和过程耦合,实现物质和能量在化工和动力系统之间的优化配置,可以有效提高能源的综合利用水平,减少利用化石燃料对环境的负面影响,具有广阔的发展前景。本文依托国家重点基础研究发展规划等重点项目,基于多联产系统集成原则思路,开展合成氨和动力一体化整合的多联产系统研究:探索合成氨生产流程和动力生产系统集成的不同方式,构思合成氨—动力多联产系统,初步探索系统的性能规律。本研究的主要内容如下: 在多联产系统集成原则思路的指导下,探索合成氨—动力多联产系统集成方式。首先概述了多联产系统集成的原则思路,分析了生产醇醚燃料和合成氨的两类化工系统的流程特点,指出了其对化工和动力系统集成的影响。简要分析了合成氨系统与动力生产系统集成的不同方式及其节能潜力。 分析研究了煤基合成氨—动力多联产系统。以(火用)平衡分析为手段,考察了以煤为原料的合成氨系统和煤气化联合循环发电系统(IGCC)的能量利用情况,指出系统节能的潜力和改进方向,提出了并联型煤基多联产系统的关键整合措施,借助于图像(火用)分析,指出煤基多联产系统性能改善的内部原因。 提出了部分重整、未反应气部分循环的天然气基串联型合成氨—动力多联产系统。分析了天然气基串联型合成氨—动力多联产系统中关键变量(重整过程水碳比、重整温度和合成单元循环倍率)对多联产系统性能的影响规律。新系统通过部分重整和未反应气部分循环的结合,实现了化工流程和动力系统的有机耦合,取得了良好的节能效果,体现了化学能和物理能综合梯级利用在系统集成中的作用。