热能动力联产及其系统优化分析

摘 要：多联产系统理论体系之中所存在的核心，实际上就是针对综合能、化学能的一种阶梯形式利用，通过该措施能够促使CO2的控制能够一体化执行，这恰恰是热能动力联产以及系统本身优化分析过程中所涉及到的一个重要基础。本篇文章主要针对热能动力联产以及系统优化分析进行了全面详细的探讨，以期为我国的热能动力联产体系以及系统优化进行良好的发展作出贡献。

关键词：热能动力；联产系统；优化分析

在长期以来，热系统都是一种相互独立的关系，常规的热动力系统为热力循环，传统工业生产的重点就是组分调整，在这种情况下，常常伴随环境污染和化学能损失的情况。这也就促使热能动力联产以及系统优化问题需要加以研究。

1 多联产系统集成理论相关介绍

多联产系统理论之中所存在的相应核心，实际上就是综合能、化学能的一种阶梯性质利用，通过对于该措施的利用，能够有效的对于CO2一体化进行全面完善的控制，这对于系统优化分析以及热动力联产来说，起到了极为重要的作用。

1.1 化学能和物理能阶梯利用的方法

在传统热力循环系统中，热力学的卡诺定理为其中心理论，该种理论就是将燃料的品位降低成热能品位的一种模式，该种模式并未涉及燃料化学能品位的利用，因此，具有一定的局限性。基于传统理论的基础上，相关专家学者建立了关于反映Gibbs自由能、燃料化学能以及热能品位之间的关系，并以此为基础，解释了关于化学能可控转换联产相关的集成机理。

1.2 能量转换利用同CO2控制一体化的相关原理

目前，在常规的热力系统之中关于污染控制的思路大多集中在流程尾部的脱除中，即延续传统先污染、后治理的方式，为了解决这一传统的治理模式，可以使用能量转化利用与CO2的控制一体化原理，这种原理的本质就是将化学能梯级利用同降低CO2的能耗分离相结合，提高能量的利用水平，并降低CO2的排放。

2 多联产系统类型及其集成原则的相关思路

通过以上的基础原理，能够将这几者互相结合之后，研究出一种能够进行多联产的系统类型，达到集成特征、系统集成整合的一种解决思路，如此一来，便可以为联产系统的优化带来良好的解决措施。但是，在实际执行的过程中，务必要对于以下几个方面的问题加以重视：

2.1 多联产系统类型集成特征与节能效益

多联产系统本身主要是通过污染控制、热工、化工等几个不同的过程中所结合组成的，而在实际对于该系统进行运用的过程中，就必须要依据各方面的情况不同或者说不同的进场，来采取相应的整合措施和优化措施，只有通过该方式才能够促使相应的既定功能得以实现。因此，在这类型的情况下，多联产系统就会在这期间呈现出多种不同的类型，而不同的系统类型，本身也有着完全不同的分类措施。在针对输出方式进行选择期间，实际上也有着多种不同的措施，实际执行期间可以采取依据输出的种类、依据输出能源类型、依据系统特征及诶够等方式进行选择。依据这类措施可以直接将化工动力联产系统，划分成为以下几种：

①简单并联系统。并联型系统也就是化工流程和动力系统这两个部分，采取同一种并联的措施来加以组合，这类型的结构本身有着较大的独立性，能够有效的将原分产流程之中所存在的相应结构进行保留，如此以来，化工流程便能够对于未反应气全循环的技术路线进行使用，并且动力系统本身的原料绝大部分都是来自气炉内部的合成气所在，这类型的系统本身有着极为明显的节能效果。

②综合并联型系统。综合并联型系统本身主要是通过较为简单的并联系统所衍生出来的，实际上也就是一种通过使用能量系统进行整合、优化的一种措施。该工艺流程在执行的过程中，能够通过东西系统对口热能满足甲醇合成、混合器废锅低温抽气等方面的需求，通过对于该综合并联型系统的使用，能够促使运行期间的节能效果较为良好。

2.2 多联产系统设计优化理论及方法

①基于相对节能率基础的联产系统设计优化方式。

联产系统之中主要包括了化工、控制污染、热工等多个过程，整个系统本身所呈现出的复杂程度较高，就目前来说，联产系统本身都是通过较为传统的热力系统来进行设计，但是大量的实践结果证明，该设计方式所存在的弊端较多。并且其中有大量的不同选择评标标准，互相之间的结论也有所差异，在这样的情况下，就无法且切实有效的针对整个系统采取较为客观的评价措施，加上整个流程也没有针对参数进行优化，也就使得联产系统科学性不足，这方面的情况都要求其必须要进行优化处理。

②基于相对节律的多联产系统优化方式。

在参比分产系统以及联产系统本身输出的过程中，这两个部分运行的能耗都能够切实有效的满足以下几个方面的条件：

ESR=（QD - Qcog ）/QD=QDM /ηDM +PD /ηDP ；

Pcog =PD ；GcogM =GDM ；

其中，Q为能量，G为质量，η是效率，P是功率，cog为联产时，D是分产时，M是化工，P是动力。

下面就从热力学定义以及基本方程为出发点，得出新参比标准，经过实践证明，这种新的参比标准能够更加实时、综合的考虑各种参数的变化情况，与传统的计算方式相比，更加的准确和方便，在合成煤气与焦炉煤气双气头动力联产系统中，技能率ESR为：

ESR=[（PD/ηDee+GDMqDM）-（Qe+Qeg ）]（/ PD/ηDee+GDMqDM）；

QD=PD/ηDee+GDMqDM；

Qcog=Qe+Qeg=GeogeHDC+GeogogHeog；

其中PD为分产中联合循环功率，ηDee是分产联合循环小效率，GDM是分产化工生产质量，qDM是分产化工生产效率。

其中，多联产系统设计优化需要选择一种合理的参比流程，就现阶段而言，可以使用燃用焦炉煤气常规联合循环系统作为参比分产化工流程。根据热力学的相关方程以及定义，可以得出联产系统折合性能的表达方式：

其中，参比分产系统联合循环折合效率ηDee的表达式为：

通过不同的分产参比基准，其中的相应节能率的变化规律必然会呈现出不同的规律，但是当量系数措施以及定性能基准措施都会出现一定程度的误差。尤其在高混合比区域，其计算的ESR的数值都会偏大。在低混合比区域，其计算的ESR数值都会偏小。

3 结语

综上所述，在基于化学能梯级收益率的形式来对于联产系统进行相应优化的过程中，必须要使用变换后的合成气碳氢化、双气头混合比、甲烷重整度、未反应气循环倍率等方面来进行完善的分析，保证其系统对于化学性能的利用影响规律能够完全掌握，从而依据相应的设计要求来确定好系统最终使用的变量，确保各个独立变量以及流程都能够得到切实有效的优化，通过这种方式，能够有效的获得最优的设计流程。■

参考文献

[1]金红光，林汝谋，高林.化工动力多联产系统设计优化理论与方法[J].燃气轮机技术，2011（09）.

[2]孙士恩，林汝谋，金红光.串联型焦电联产系统概念性设计与特性规律[J].动力工程，2007，27（4）.