煤基多联产系统的能量转化效率高、污染排放小和调峰性能好,是综合解决我国能源、环境问题的重要战略性技术选择。多联产系统方案的优化设计是关系到该技术发展与推广应用的重要问题之一。本文针对多联产优化设计开展了系统研究,分别从基础流程的方案选择和局部过程的优化设计(包括气化系统方案和系统换热网络)进行研究。论文对多联产的方案设计有一定指导意义。多联产系统的基础流程设计和单元技术选择具有较高灵活性,如何合理全面地评价系统性能是影响方案选型的关键。本文从能量转化和物质利用两个维度,提出一组评价指标:设计了物理?效率指标以衡量除化学反应过程外其他物理过程的能量利用水平;以碳、氢元素利用率指标来衡量系统的物质利用水平。综合上述两方面指标,评价不同流程配置和单元设备选择下对系统性能的影响,从而对系统基础流程配置进行优化选择,分析结果表明无变换、一次通过的串联方案在能量转化和物质利用两方面性能最优,在集成高温净化等先进技术后系统能量效率有进一步提高的潜力。煤气化技术是多联产系统的关键技术,气化炉冷煤气效率及气化系统的显热利用对整个系统效率有直接影响。本文针对一种新型水煤浆预热技术,设计了三种IGCC/多联产集成方案,对比分析了不同集成方式下的系统效率。结果表明预热过程不仅可以改善气化过程,还能够有效地提高整个系统的能量利用水平。化工合成过程伴随着多股能流的产生或消耗,有效地整合这部分能量对提高系统能量利用水平有重要意义。本文基于超结构理论,建立了系统内部换热网络的优化模型,以汽机发电功率最大化为目标函数,对化工单元热负荷与余热锅炉的集成方式、余热锅炉的自身结构以及蒸汽运行参数进行同步优化设计;并分析了单独的余热锅炉、考虑外部热源集成的余热锅炉的优化设计规律,以及模型关键外部参数对优化结果的影响。经济性是影响多联产技术推广应用的关键因素。本文基于对各项设备容量及其发展趋势的调研,建立了系统设备投资的学习曲线模型,研究不同集成方案设备投资随时间的变化规律。