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第1章　总能系统概论1

1.1 概述1

1.2　狭义总能系统2

1.2.1　基本概念2

1.2.2　主要的应用方式9

1.3　广义总能系统13

1.3.1 基本概念13

1.3.2　主要的科技问题16

1.3.3 能源动力系统的发展概况18

1.4　总能系统的基本过程24

1.4.1　基本过程概述24

1.4.2 总能系统中的热力过程25

1.4.3 总能系统中的能源转化物理化学过程28

1.5　总能系统的基本形式37

1.5.1　基本形式概述37

1.5.2　不同功能总能系统的基本形式37

1.5.3 不同能源总能系统的基本形式45

第2章　能的综合梯级利用与总能系统集成理论63

2.1　系统集成理论概述63

2.2　热能的梯级利用原理69

2.2.1 热能梯级利用概述69

2.2.2 不同热力循环联合的热能梯级利用70

2.2.3 不同用能系统整合的热能梯级利用76

2.2.4 中低温热能的梯级利用80

2.2.5 燃煤联合循环中热能梯级利用82

2.3　化学能与物理能综合梯级利用原理84

2.3.1　化学能与物理能综合梯级利用新原理84

2.3.2　化工-动力联产系统中能的梯级利用原理96

2.3.3 多能源互补系统的集成机理106

2.4　能源转化与温室气体（CO2）控制一体化原理112

2.4.1　CO2分离过程理论能耗112

2.4.2　不同CO2分离方式的能耗对比114

2.4.3 燃烧和分离一体化机理116

第3章　燃气轮机总能系统建模128

3.1　系统建模概述128

3.2　典型单元模型129

3.2.1 概述129

3.2.2　压气机通用模型130

3.2.3　燃气透平特性模型134

3.2.4　燃烧室模型138

3.2.5　联合循环中的余热锅炉模型139

3.2.6　联合循环中的蒸汽透平模型148

3.3 系统模型与建模方法151

3.3.1　概述151

3.3.2 系统网络连接方程模型153

3.3.3 系统超结构模型160

3.4　模型的通用性和精细性162

3.4.1 概述162

3.4.2　增强模型通用性的途径与方法162

3.4.3　增强模型精细性的途径与方法165

3.5　简化建模171

3.5.1 概述171

3.5.2　偏差法简化建模173

3.5.3 比较法简化建模178

3.6　模型求解方法181

3.6.1 概述181

3.6.2　序贯模块法181

3.6.3　联立方程法181

3.6.4　联立模块法182

第4章　总能系统的分析方法与评价准则189

4.1 总能系统的分析方法概述189

4.2　总能系统的评价准则190

4.2.1　评价准则概述190

4.2.2　单目标评价准则191

4.2.3 多目标统一量化的评价准则196

4.3　几种系统的性能分析方法201

4.3.1 系统性能的简捷分析法201

4.3.2　复杂循环比较法204

4.3.3 系统特性的解析解法210

4.4　总能系统设计优化理论与方法214

4.4.1 系统设计优化概述214

4.4.2 系统全工况设计优化方法217

4.4.3　有无约束条件下的系统设计优化方法222

4.4.4　热力系统设计优化的精细化228

4.5　总能系统的？分析方法232

4.5.1 ？的概念及其基准体系232

4.5.2　三种典型的系统？分析方法234

4.5.3 新型能的品位关联法240

4.5.4　几种？分析方法的比较242

第5章　总能系统的全息特性247

5.1　全息特性概述247

5.2　总能系统中热力系统的全息特性261

5.2.1 总能系统中燃气轮机的全息特性261

5.2.2　总能系统中蒸汽循环的全工况特性277

5.2.3 总能系统中联合循环的全工况特性281

5.2.4　总能系统中功热并供系统的变工况特性286

5.3　集成过程与系统性能的关联规律289

5.3.1　燃气轮机与系统性能的关联规律289

5.3.2　蒸汽循环与系统性能的关联规律291

5.3.3　联合循环与集成部件的统计关联规律295

5.3.4　其他过程与系统性能的关联规律296

5.4　总能系统的多功能特性299

5.4.1　基于多目标评价准则的系统特性规律299

5.4.2　化工动力联产系统的多功能特性310

5.4.3 多能源互补联产系统的多功能特性313

第6章　联合循环发电与功热并供系统317

6.1 概述317

6.2　联合循环系统的优化集成319

6.3　常规联合循环系统331

6.3.1 常规联合循环系统概述331

6.3.2　无补燃的余热锅炉型联合循环334

6.3.3 补燃的余热锅炉型联合循环342

6.3.4　排气全燃型联合循环345

6.3.5　增压锅炉型联合循环348

6.3.6　给水加热型联合循环350

6.4　新型联合循环系统354

6.4.1　新型联合循环概述354

6.4.2 注蒸汽燃气轮机循环（STIG）355

6.4.3 湿空气透平（HAT）联合循环359

6.4.4　氢氧联合循环363

6.5　功热并供系统367

6.5.1　功热并供概述367

6.5.2　燃气轮机功热并供系统368

6.5.3　联合循环功热并供系统378

第7章　分布式能源系统392

7.1　分布式能源系统概述392

7.2　冷热电联产系统的集成优化原则与思路397

7.3　常规分布式联产系统409

7.3.1 常规分布式联产系统的分类及典型流程409

7.3.2 简单循环燃气轮机-余热吸收型分布式联产系统417

7.3.3 回热循环燃气轮机-余热吸收型分布式联产系统424

7.3.4 变工况调节的分布式联产系统428

7.4　与环境资源整合的分布式联产系统435

7.4.1 典型系统的概念设计与优化集成435

7.4.2 典型系统案例与热力分析440

7.5　生态工业园分布式联产系统446

7.5.1 生态工业园联产系统概述446

7.5.2 典型生态工业园分布式联产系统449

第8章　燃煤联合循环系统457

8.1　燃煤联合循环概述457

8.2　CFCC系统集成的思路与优化460

8.3　整体煤气化联合循环467

8.3.1 IGCC概述467

8.3.2　典型整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）469

8.3.3 新型IGCC系统的概念性设计实例488

8.4　流化床燃煤联合循环492

8.4.1 FBCC概述492

8.4.2 增压流化床联合循环系统（PFBCC）494

8.4.3 常压流化床联合循环系统（AFBCC）502

8.4.4 三种CFCC系统特性比较505

8.5 内外直接燃煤联合循环系统507

8.5.1 直接燃煤燃气轮机联合循环507

8.5.2 外燃式燃煤联合循环510

第9章　化工-动力多联产系统520

9.1　多联产概述520

9.2　煤基并联型多联产系统525

9.2.1 煤基并联型甲醇-动力多联产系统525

9.2.2　煤基并联型合成氨-动力多联产系统533

9.2.3 并联型焦炭-动力联产系统538

9.2.4　并联型多联产系统的特点544

9.3　煤基串联型多联产系统544

9.3.1　煤基串联型甲醇-动力多联产系统544

9.3.2　煤基串联型二甲醚-动力多联产系统554

9.3.3 串联型多联产系统的特点562

9.4　天然气基串联型多联产系统562

9.4.1 天然气基串联型甲醇-动力多联产系统562

9.4.2 天然气基合成氨-动力多联产系统566

9.5　多联产系统集成的理论573

9.5.1 多联产系统集成的原则性思路573

9.5.2 多联产系统组分转化与能量转换利用集成机理575

9.5.3 各种多联产系统的集成特征与节能效果582

第10章　多能源综合互补的多功能系统585

10.1 多能源综合互补系统概述585

10.2　天然气-煤重整互补的机理587

10.3　天然气-煤互补的多功能（MES）系统596

10.3.1 天然气-煤重整互补的发电系统596

10.3.2　天然气-煤互补的甲醇-电联产系统605

10.3.3　天然气-煤互补的氢-电联产系统615

10.3.4 系统集成设计的主要思路与措施619

10.4　双气头整合的多功能系统620

10.4.1 双气头甲醇-动力多联产系统621

10.4.2　双气头炼焦热和甲醇-动力多联产系统626

10.5　能源资源综合利用的多功能系统630

第11章　太阳能与核能总能系统637

11.1 太阳能与核能的系统概述637

11.2　中温太阳能热化学反应的总能系统639

11.2.1 基于太阳能热化学反应的系统概述639

11.2.2　新一代中温太阳能甲醇裂解的发电系统640

11.2.3　新颖的太阳能-天然气化学链燃烧发电系统644

11.2.4 中低温太阳能热化学制氢-发电联产系统649

11.3　一体化的中低温太阳能吸收-反应器657

11.3.1 中温太阳能热化学反应器的设计原则658

11.3.2　一体化中温太阳能接收-反应器659

11.3.3 中温太阳热能裂解甲醇的典型试验661

11.3.4 中温太阳热能品位提升的能量转换机理试验验证666

11.3.5 中温太阳热能甲醇重整制氢典型试验668

11.4　核能燃气轮机总能系统674

11.4.1 核能高温Brayton循环概述674

11.4.2　核能Brayton闭式循环及功热并供系统676

11.4.3 氦气蒸汽透平闭式联合循环（HTSTCC）及功热并供系统681

11.4.4 核能湿氦气透平闭式循环系统（HHTCC）688

1 1.4.5 常规核电站联合循环更新改造系统693

第12章　控制CO2排放的能源动力系统701

12.1 概述701

12.2　控制CO2排放的一体化原理和系统706

12.3　控制CO2排放的多联产系统712

12.3.1 控制CO2排放的煤基甲醇多联产系统712

12.3.2 零能耗回收CO2的双燃料制氢多功能系统720

12.4　控制CO2排放的IGCC能源动力系统727

12.4.1 内外燃煤一体化联合循环发电系统727

12.4.2　控制CO2排放的双循环IGCC系统733

12.5　零能耗分离CO2的化学链燃烧动力系统736

12.5.1 系统的集成思路与关键问题736

12.5.2　化学链燃烧湿空气透平热力循环737

12.5.3　新型整体煤气化化学链湿空气透平动力系统741

12.5.4　新颖氢基化学链燃烧热力循环743

12.6　化学链燃烧试验746

参考文献765

后记772