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煤炭热力学高效和化学高价值利用(TCCUC)工艺是以煤低温焦化为基础的热电化多联产工艺,包括煤炭拔头技术-半焦富氧直燃制备燃气轮机高温工质系统-燃气发电-蒸汽发电系统-CO2捕集技术-干馏拔头产物提质处理技术六个模块。该工艺通过对煤中大分子碳氢化合物进行适当热解和对热解产物焦油加氢处理得到碳氢液体燃料,实现煤炭的化学高价值利用;通过高温过滤、半焦直燃、燃气轮机与蒸汽轮机相结合等方法,实现对煤炭燃烧过程中高位热能的充分利用,进一步提高热-电联产效率。本文以新型煤基多联产系统TCCUC为研究对象,通过对TCCUC工艺的深入分析,查阅国内外文献,筛选了适合的工艺流程及设备,对热解拔头模块、半焦富氧直燃模块和燃气-蒸汽联合循环模块进行了集成流程化,对各模块的关键参数进行了整合匹配。本文建立了煤气化模型、半焦富氧燃烧模型、半焦两段燃烧模型、燃气轮机循环模型、多压蒸汽轮机循环模型,运用Aspen Plus软件搭建了模拟计算平台,并对各个模型的参数进行了优化。优化后的循环发电效率可达到52.06%,高于超超临界和IGCC的循环效率,比天然气的联合循环效率略低,因此TCCUC工艺更符合我国以煤为主的一次能源消耗国情。半焦富氧直燃产物的高温除尘是TCCUC工艺的重要过程,其中最关键的是高温材料。本论文组建了材料的高温耐用性能测试平台,筛选了碳纤维和不锈钢纤维耐高温过滤材料。研究发现碳纤维在400℃高温氧化氛围下会严重失重,过滤性能下降;在微氧的氛围下,不超过400℃时会少量失重,过滤性能稳定。利用SiO2对碳纤维进行涂层改性可改善其耐高温性能,改性液中PDMS的最佳含量为10%wt,改性后材料在400℃空气氛围下氧化20h后,失重率为3.71%,可以满足400℃下除尘工艺要求;将不锈钢纤维在500~700℃下、有氧氛围下煅烧120,测试表明材料重量无变化,相对透气系数和孔径轻微变化,过滤性能较稳定,可作为高温滤材,具有一定的工业应用前景。