煤基化工动力多联产系统是一个高度灵活和开放的系统,它将不同特性的原料和加工工艺过程有机耦合,通过工艺单元的革新与组合,在化工产品与电能联合生产的过程中,实现了系统物质转化、能量利用和经济性能的最优耦合匹配,是煤炭能源高效清洁利用的核心技术之一。本论文针对煤基化工动力多联产系统优化与开拓的关键科学问题,以气化煤气与焦炉煤气为气源的“双气头”煤基化工动力多联产系统为对象开展了相关研究:(1)建立了以当量供电量为基准的能源、环境与经济(3E)性能评价指标与综合评价模型,对煤基多联产系统与煤基动力系统进行比较。提出以物质流为基础,与系统工艺参数及技术关联的?经济分析与优化的理论方法。在3E性能分析研究的基础上,将?经济学理论引入煤基化工动力多联产系统的分析与优化研究中,以关键组分物质流为基础、构建了与系统工艺参数和技术间关联的煤基化工动力多联产系统产品的?经济成本模型,考察了单元操作参数、产品能量、原料输入能量与非能量成本及生产规模等参数变化对产品?经济成本的影响,明晰了产品?经济成本与系统技术参数间的关联,将其与元素转化率、环境性能一同构成多目标函数用于煤基化工动力多联产系统集成优化,进一步完善了煤基化工动力多联产系统优化理论方法。(2)以不同重整技术(干、湿)的“双气头”煤基化工动力多联产系统为研究对象,进行了系统?经济分析,研究系统内部?经济成本与工艺条件、参数及技术选择间的内在关联。以课题组前期提出的基于CH4/CO2干重整的“双气头”煤基化工动力多联产(D-PL-DR)系统为研究对象,针对系统关键过程工艺条件、单元操作参数进行了集成优化与分析,实现了以经济性能为首要优化目标函数,兼顾元素转化与温室气体减排等综合性能,达到系统工况整体最优的目标。针对D-PL-DR系统存在的重整单元能耗大、催化剂易于积碳等问题,提出了耦合氧渗透膜反应器的气化煤气(CGG)与焦炉煤气(COG)催化部分氧化重整“双气头”煤基化工动力多联产(D-PL-PCO-OPMR)系统,通过对D-PL-PCO-OPMR与D-PL-DR系统各单元物质流(含关键组分流)、?流到?经济成本流的分析比较,揭示了?经济成本在系统内部的增值规律。研究同时表明,D-PL-PCO-OPMR系统,通过COG与CGG转化过程中能量释放/吸收的耦合,有效提升了系统整体能量利用效率,实现了含碳氢物质(CH4CO2COH2)的合理分级转化,其?经济成本明显降低,该新型集成系统对于煤炭与焦炉煤气清洁高效转化利用途径具有重要指导意义。