[01459936]柴达木地区盐湖化工多元化能源系统集成研究

青海省太阳能资源丰富,利用太阳能为柴达木地区盐湖化工生产过程提供能源,将对盐湖化工生产节能减排具有重要作用。本研究针对盐湖化工生产中“冷分解—热溶结晶”氯化钾生产工艺能耗相对较高的现状,对20万吨/年热溶法氯化钾生产系统进行热力学分析,找出系统能源利用的关键环节,将太阳能热电联供系统、太阳能干燥系统与热溶法氯化钾生产系统进行能源耦合匹配。以太阳能为核心耦合天然气、电等多元化能源,开展多元化能源系统集成研究,最终确定以提高能源利用效率、减少CO2、SO2排放为目标的盐湖化工多元化能源系统集成方案。 以盐湖卤水蒸发过程为研究对象,探讨了太阳能辐射量对气温和卤温的影响,结果表明太阳能辐射量越大,气温越高,卤水升温速度越快,越有利于提高卤水的饱和蒸汽压,进而提高卤水蒸发量和成矿量。并进一步研究了太阳能辐射量对盐田生产中蒸发水量和成矿量的影响,建立了数学模型,量化太阳能辐射量与蒸发水量和成矿量的关系,为多元化能源系统集成提供理论计算支持。 以20万吨/年热溶法氯化钾生产系统为研究对象,对其进行热力学能流、?流分析,找出系统能源利用和节能的关键环节,依据系统温度、能量品位要求,提出了太阳能集热系统与氯化钾生产系统的能源匹配方案,即太阳能热电联供系统和太阳能干燥系统。 以太阳能为核心对柴达木地区盐湖化工热溶法氯化钾生产过程中太阳能、天然气、电等多元化能源进行互补研究。设计8套不同的太阳能热电联供系统,运用层次分析法对集成方案进行综合优化;最后集成盐田生产系统、热溶法氯化钾生产系统、太阳能热电联供系统和太阳能干燥系统,提出以提高能源利用效率,减少CO2、SO2排放为目标的盐湖化工多元化能源系统集成方案。该方案每年可节约天然气958.46万方,减排二氧化碳937.38万方,二氧化硫479.23方,氮氧化物6.230吨,每年可为企业带来9113.72万元的经济收入。采用集成方案后,热溶法生产氯化钾的能源消费结构为太阳能53.39%、天然气43.36%、电力3.25%,能源结构得到优化。因此,该集成方案不但节能减排效果较好,而且能带来良好的经济效益。同时,该研究对柴达木地区能源供给方式、太阳能集热系统的推广应用和绿色发展具有重要意义。 本研究建立了太阳能辐射量与卤水蒸发量和成矿量数学模型,量化了太阳能辐射量与蒸发水量和成矿量的关系,此研究内容具有创新性。将太阳能热电联供系统、太阳能干燥系统应用到热溶法氯化钾生产过程中,研究氯化钾生产所需蒸汽品位、电、干燥过程所需能量,用能关键环节,依据系统温度、能量品位要求进行太阳能热电联供系统、太阳能干燥系统与工艺系统的匹配,具有应用领域的创新性。