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(shí)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(xué) 8 1.3.1 熱力學(xué)方法簡(jiǎn)介 8 1.3.2 分析 9 1.3.3 熱力學(xué)與過程控制 11 1.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論 11 1.4.1 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 13 1.4.2 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)故障診斷 16 1.4.3 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化 20 1.4.4 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)環(huán)境評(píng)價(jià) 24 1.5 本書主要結(jié)構(gòu) 27 參考文獻(xiàn) 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(xué)模型 39 2.1.3 熱力學(xué)穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型 44 2.1.4 仿真模型求解方法 58 2.1.5 仿真結(jié)果及模型驗(yàn)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(jié)果 79 2.3.3 關(guān)鍵參數(shù)分析 82 2.4 本章小結(jié) 90 參考文獻(xiàn) 91 第3章 熱力學(xué)分析和評(píng)價(jià) 93 3.1 分析方法 93 3.1.1 物理 94 3.1.2 化學(xué) 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(xué)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(xué)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(jí)利用-化學(xué)鏈氧解耦燃燒系統(tǒng) 117 3.4 本章小結(jié) 120 參考文獻(xiàn) 121 第4章 動(dòng)態(tài)過程模擬 123 4.1 動(dòng)態(tài)建模 124 4.1.1 動(dòng)態(tài)建模的方法 124 4.1.2 富氧燃燒鍋爐島動(dòng)態(tài)建模 125 4.1.3 深冷空分系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模 128 4.1.4 CO2壓縮純化系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)態(tài)建模 136 4.2 富氧燃燒鍋爐島動(dòng)態(tài)模擬 136 4.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 137 4.2.2 富氧燃燒鍋爐島動(dòng)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(jìn)一步的改進(jìn) 156 4.3 CO2壓縮純化單元(CPU)動(dòng)態(tài)模擬 157 4.3.1 CPU控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 157 4.3.2 CPU動(dòng)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?jiǎng)討B(tài)模擬 166 4.4.1 ASU控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 166 4.4.2 ASU運(yùn)行模式和運(yùn)行策略分析 169 4.4.3 ASU控制方案比較 175 4.4.4 進(jìn)一步的改進(jìn) 178 4.5 富氧燃燒鍋爐島-制氧-壓縮純化全流程系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬 179 4.5.1 控制結(jié)構(gòu) 179 4.5.2 動(dòng)態(tài)特征 179 4.6 本章小結(jié) 182 參考文獻(xiàn) 182 第5章 動(dòng)態(tài)分析 185 5.1 動(dòng)態(tài)方法 185 5.1.1 動(dòng)態(tài)計(jì)算 187 5.1.2 動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià) 187 5.2 富氧燃燒鍋爐島系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析 189 5.2.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 189 5.2.2 動(dòng)態(tài)建模與仿真 189 5.2.3 值計(jì)算 190 5.2.4 動(dòng)態(tài)特性 191 5.2.5 運(yùn)行工況能耗 195 5.2.6 運(yùn)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?jiǎng)討B(tài)分析 198 5.3.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 198 5.3.2 動(dòng)態(tài)建模與仿真 198 5.3.3 值計(jì)算 199 5.3.4 動(dòng)態(tài)特性 199 5.3.5 運(yùn)行工況能耗 201 5.3.6 運(yùn)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(dòng)態(tài)分析 203 5.4.1 穩(wěn)態(tài)建模與仿真 203 5.4.2 動(dòng)態(tài)建模與仿真 203 5.4.3 計(jì)算 203 5.4.4 動(dòng)態(tài)特性 204 5.4.5 運(yùn)行工況能耗 207 5.4.6 運(yùn)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(jié) 210 參考文獻(xiàn) 211 第6章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 212 6.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的基本流程 212 6.2 成本計(jì)算方法 213 6.2.1 各項(xiàng)生產(chǎn)成本計(jì)算方法 213 6.2.2 基于成本計(jì)算方程估計(jì)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(jì)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(jì)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(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 220 6.4.1 富氧燃燒電站成本計(jì)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(xué)鏈燃燒電站技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 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(jì)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(jié) 245 參考文獻(xiàn) 246 第7章 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 249 7.1 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jié)構(gòu) 251 7.1.3 燃料-產(chǎn)品定義 252 7.1.4 生產(chǎn)結(jié)構(gòu) 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(jīng)濟(jì)學(xué)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(jīng)濟(jì)學(xué)成本方程 261 7.4 常規(guī)燃煤電站熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本評(píng)價(jià) 263 7.4.1 成本分析 263 7.4.2 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jīng)濟(jì)學(xué)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(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 274 7.6 CO2壓縮純化單元(CPU)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 280 7.6.1 CPU的成本方程 280 7.6.2 CPU的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本方程 282 7.6.3 CPU的成本分析 283 7.6.4 CPU的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 283 7.7 深冷空分制氧單元(ASU)熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 284 7.7.1 ASU的成本方程 284 7.7.2 ASU的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本方程 286 7.7.3 ASU的成本分析 287 7.7.4 ASU的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 287 7.8 本章小結(jié) 287 參考文獻(xiàn) 288 第8章 環(huán)境熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本分析 290 8.1 環(huán)境熱經(jīng)濟(jì)學(xué)成本建模 291 8.2 富氧燃燒電站環(huán)境熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jié)果比較與分析 297 8.3 本章小結(jié) 301 參考文獻(xiàn) 301 第9章 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(nèi)在故障和誘導(dǎo)故障 304 9.1.4 故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建 305 9.2 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(jīng)濟(jì)學(xué)誘導(dǎo)故障評(píng)價(jià)方法 311 9.3.1 誘導(dǎo)故障評(píng)價(jià)的基本原理 311 9.3.2 誘導(dǎo)故障的微分評(píng)價(jià)方法 313 9.4 常規(guī)燃煤電站故障診斷結(jié)果分析 315 9.4.1 特征變量的選擇 316 9.4.2 單個(gè)故障的分析 317 9.4.3 多個(gè)故障的分析 321 9.5 本章小結(jié) 323 參考文獻(xiàn) 324 第10章 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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(gè)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(xué)方法 330 10.2 熱經(jīng)濟(jì)學(xué)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?jī)?yōu)化 335 10.3 常規(guī)燃煤電站熱經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)化結(jié)果 335 10.3.1 全局優(yōu)化與局部?jī)?yōu)化結(jié)果對(duì)比 335 10.3.2 最優(yōu)工況下熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析結(jié)果 337 10.3.3 系統(tǒng)靈敏度分析 339 10.4 本章小結(jié) 343 參考文獻(xiàn) 344 第11章 總結(jié)與展望 346 11.1 能量系統(tǒng)的過程模擬和熱力學(xué)分析評(píng)價(jià) 346 11.1.1 過程模擬與仿真 346 11.1.2 熱力學(xué)分析和評(píng)價(jià) 347 11.2 能量系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析和評(píng)價(jià) 347 11.3 能源-經(jīng)濟(jì)-環(huán)境綜合評(píng)價(jià)的發(fā)展趨