燃煤電站過程模擬與熱經濟學分析評價

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 燃煤電站 1
1.1.1 常規(guī)燃煤電站 1
1.1.2 富氧燃煤電站 2
1.2 過程模擬(仿真) 3
1.2.1 功能與實現(xiàn) 3
1.2.2 過程控制與優(yōu)化 6
1.2.3 過程綜合與集成 7
1.3 熱力學 8
1.3.1 熱力學方法簡介 8
1.3.2 分析 9
1.3.3 熱力學與過程控制 11
1.4 熱經濟學理論 11
1.4.1 熱經濟學成本分析 13
1.4.2 熱經濟學故障診斷 16
1.4.3 熱經濟學系統(tǒng)優(yōu)化 20
1.4.4 熱經濟學環(huán)境評價 24
1.5 本書主要結構 27
參考文獻 28
第2章 穩(wěn)態(tài)過程模擬和仿真 38
2.1 基于黑箱模型的常規(guī)燃煤電站穩(wěn)態(tài)仿真 38
2.1.1 熱力系統(tǒng)模型描述 38
2.1.2 水和水蒸氣熱力學模型 39
2.1.3 熱力學穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型 44
2.1.4 仿真模型求解方法 58
2.1.5 仿真結果及模型驗證 58
2.1.6 靈敏性分析 60
2.2 基于Aspen Plus的常規(guī)燃煤電站穩(wěn)態(tài)過程模擬 65
2.2.1 Aspen Plus過程模擬軟件介紹 65
2.2.2 常規(guī)燃煤電站Aspen Plus建模 66
2.3 富氧燃煤電站穩(wěn)態(tài)過程模擬 75
2.3.1 富氧燃煤電站Aspen Plus建模 75
2.3.2 過程模擬結果 79
2.3.3 關鍵參數(shù)分析 82
2.4 本章小結 90
參考文獻 91
第3章 熱力學分析和評價 93
3.1 分析方法 93
3.1.1 物理 94
3.1.2 化學 94
3.2 常規(guī)燃煤和富氧燃燒電站的分析 97
3.2.1 鍋爐系統(tǒng) 97
3.2.2 汽水循環(huán)系統(tǒng) 104
3.2.3 深冷空分制氧系統(tǒng) 105
3.2.4 CO2壓縮純化系統(tǒng)(CO2 compression purification unit，CPU) 106
3.2.5 富氧燃燒全流程系統(tǒng) 107
3.3 其他能量系統(tǒng)的熱力學分析 109
3.3.1 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)燃燒前碳捕集系統(tǒng) 109
3.3.2 煤化學鏈燃燒發(fā)電系統(tǒng) 113
3.3.3 氧-水蒸汽燃燒中碳捕集系統(tǒng) 115
3.3.4 煤分級利用-化學鏈氧解耦燃燒系統(tǒng) 117
3.4 本章小結 120
參考文獻 121
第4章 動態(tài)過程模擬 123
4.1 動態(tài)建模 124
4.1.1 動態(tài)建模的方法 124
4.1.2 富氧燃燒鍋爐島動態(tài)建模 125
4.1.3 深冷空分系統(tǒng)動態(tài)建模 128
4.1.4 CO2壓縮純化系統(tǒng)動態(tài)建模 132
4.1.5 富氧燃燒鍋爐島-制氧-壓縮純化全流程系統(tǒng)動態(tài)建模 136
4.2 富氧燃燒鍋爐島動態(tài)模擬 136
4.2.1 控制系統(tǒng)設計 137
4.2.2 富氧燃燒鍋爐島動態(tài)特性 140
4.2.3 富氧-空氣燃燒工況切換 147
4.2.4 控制方案比較 151
4.2.5 進一步的改進 156
4.3 CO2壓縮純化單元(CPU)動態(tài)模擬 157
4.3.1 CPU控制系統(tǒng)設計 157
4.3.2 CPU動態(tài)特性 159
4.3.3 CPU控制方案比較 163
4.3.4 不確定度分析 165
4.4 深冷空分制氧單元動態(tài)模擬 166
4.4.1 ASU控制系統(tǒng)設計 166
4.4.2 ASU運行模式和運行策略分析 169
4.4.3 ASU控制方案比較 175
4.4.4 進一步的改進 178
4.5 富氧燃燒鍋爐島-制氧-壓縮純化全流程系統(tǒng)的動態(tài)模擬 179
4.5.1 控制結構 179
4.5.2 動態(tài)特征 179
4.6 本章小結 182
參考文獻 182
第5章 動態(tài)分析 185
5.1 動態(tài)方法 185
5.1.1 動態(tài)計算 187
5.1.2 動態(tài)評價 187
5.2 富氧燃燒鍋爐島系統(tǒng)動態(tài)分析 189
5.2.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 189
5.2.2 動態(tài)建模與仿真 189
5.2.3 值計算 190
5.2.4 動態(tài)特性 191
5.2.5 運行工況能耗 195
5.2.6 運行參數(shù)靈敏性 197
5.2.7 控制罰值與控制成本 197
5.3 CO2壓縮純化單元動態(tài)分析 198
5.3.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 198
5.3.2 動態(tài)建模與仿真 198
5.3.3 值計算 199
5.3.4 動態(tài)特性 199
5.3.5 運行工況能耗 201
5.3.6 運行參數(shù)靈敏性 202
5.3.7 控制罰值與控制成本 202
5.4 深冷空分制氧系統(tǒng)動態(tài)分析 203
5.4.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 203
5.4.2 動態(tài)建模與仿真 203
5.4.3 計算 203
5.4.4 動態(tài)特性 204
5.4.5 運行工況能耗 207
5.4.6 運行參數(shù)靈敏性 209
5.4.7 控制罰值與控制成本 209
5.4.8 不同控制策略與系統(tǒng)的能耗比較 210
5.5 本章小結 210
參考文獻 211
第6章 技術經濟評價 212
6.1 技術經濟評價的基本流程 212
6.2 成本計算方法 213
6.2.1 各項生產成本計算方法 213
6.2.2 基于成本計算方程估計投資成本 214
6.2.3 發(fā)電成本、CO2減排成本和CO2捕集成本的計算方法 216
6.3 常規(guī)燃煤電站發(fā)電成本 217
6.3.1 典型2×600MWe燃煤電站發(fā)電成本計算 217
6.3.2 其他功率燃煤電站發(fā)電成本比較 220
6.4 富氧燃燒電站技術經濟評價 220
6.4.1 富氧燃燒電站成本計算 220
6.4.2 發(fā)電成本 222
6.4.3 CO2減排成本 227
6.4.4 CO2捕集成本 228
6.4.5 碳稅和CO2出售的影響 230
6.4.6 靈敏性分析 231
6.5 化學鏈燃燒電站技術經濟評價 234
6.5.1 常規(guī)循環(huán)流化床鍋爐燃煤電站 235
6.5.2 CLC電站成本計算 236
6.5.3 發(fā)電成本 239
6.5.4 CO2減排成本 241
6.5.5 CO2捕集成本 241
6.5.6 靈敏性分析 241
6.6 本章小結 245
參考文獻 246
第7章 熱經濟學成本分析 249
7.1 熱經濟學建模的基本原理 249
7.1.1 成本的概念 250
7.1.2 集成度和物理結構 251
7.1.3 燃料-產品定義 252
7.1.4 生產結構 254
7.1.5 特征方程 254
7.2 成本建模 257
7.2.1 損和單位耗 257
7.2.2 成本 259
7.2.3 比損和比不可逆成本 260
7.2.4 成本方程 260
7.3 熱經濟學成本建模 260
7.3.1 投資成本 260
7.3.2 投資成本估算方法 261
7.3.3 熱經濟學成本方程 261
7.4 常規(guī)燃煤電站熱經濟學成本評價 263
7.4.1 成本分析 263
7.4.2 熱經濟學成本分析 264
7.4.3 靈敏性分析 265
7.5 富氧燃燒系統(tǒng)熱經濟學成本分析 267
7.5.1 成本分析 267
7.5.2 成本分解 271
7.5.3 熱經濟學成本分析 274
7.6 CO2壓縮純化單元(CPU)熱經濟學成本分析 280
7.6.1 CPU的成本方程 280
7.6.2 CPU的熱經濟學成本方程 282
7.6.3 CPU的成本分析 283
7.6.4 CPU的熱經濟學成本分析 283
7.7 深冷空分制氧單元(ASU)熱經濟學成本分析 284
7.7.1 ASU的成本方程 284
7.7.2 ASU的熱經濟學成本方程 286
7.7.3 ASU的成本分析 287
7.7.4 ASU的熱經濟學成本分析 287
7.8 本章小結 287
參考文獻 288
第8章 環(huán)境熱經濟學成本分析 290
8.1 環(huán)境熱經濟學成本建模 291
8.2 富氧燃燒電站環(huán)境熱經濟學成本分析 292
8.2.1 脫除模型 295
8.2.2 環(huán)境損害模型 296
8.2.3 稅收模型 296
8.2.4 結果比較與分析 297
8.3 本章小結 301
參考文獻 301
第9章 熱經濟學故障診斷 302
9.1 基本原理和概念 303
9.1.1 故障和燃料影響 303
9.1.2 故障和障礙 304
9.1.3 內在故障和誘導故障 304
9.1.4 故障診斷系統(tǒng)的構建 305
9.2 熱經濟學故障診斷過程 307
9.2.1 故障和障礙分析 307
9.2.2 燃料影響公式 308
9.2.3 燃料影響表 310
9.3 熱經濟學誘導故障評價方法 311
9.3.1 誘導故障評價的基本原理 311
9.3.2 誘導故障的微分評價方法 313
9.4 常規(guī)燃煤電站故障診斷結果分析 315
9.4.1 特征變量的選擇 316
9.4.2 單個故障的分析 317
9.4.3 多個故障的分析 321
9.5 本章小結 323
參考文獻 324
第10章 熱經濟學系統(tǒng)優(yōu)化 326
10.1 基本原理和概念 327
10.1.1 系統(tǒng)優(yōu)化的三個階段 327
10.1.2 系統(tǒng)優(yōu)化的主要步驟 328
10.1.3 解決優(yōu)化問題的數(shù)學方法 330
10.2 熱經濟學系統(tǒng)優(yōu)化的方法 332
10.2.1 優(yōu)化范圍及系統(tǒng)自變量的確定 333
10.2.2 全局優(yōu)化 333
10.2.3 局部優(yōu)化 335
10.3 常規(guī)燃煤電站熱經濟學優(yōu)化結果 335
10.3.1 全局優(yōu)化與局部優(yōu)化結果對比 335
10.3.2 優(yōu)工況下熱經濟學分析結果 337
10.3.3 系統(tǒng)靈敏度分析 339
10.4 本章小結 343
參考文獻 344
第11章 總結與展望 346
11.1 能量系統(tǒng)的過程模擬和熱力學分析評價 346
11.1.1 過程模擬與仿真 346
11.1.2 熱力學分析和評價 347
11.2 能量系統(tǒng)的熱經濟學分析和評價 347
11.3 能源-經濟-環(huán)境綜合評價的發(fā)展趨