煤制气学位论文

截至2014年9月，中国科学院工程热物理研究所拥有1个一级学科博士研究生学位授予权，2个一级学科硕士研究生学位授予权，设有3个二级学科博士研究生培养点 ，4个二级学科学术型硕士研究生培养点，1个专业型硕士研究生培养点 ，1个一级学科博士后流动站。 一级学科博士研究生学位授予权学科：动力工程及工程热物理 一级学科硕士研究生学位授予权学科：动力工程及工程热物理、环境科学与工程 二级学科博士研究生培养点：工程热物理、热能工程、动力机械及工程 二级学科硕士研究生培养点：工程热物理、热能工程、动力机械及工程、环境科学、环境工程 专业型硕士研究生培养点：工程硕士（动力工程领域） 博士后流动站：动力工程及工程热物理 截至2014年9月，中国科学院工程热物理研究所在读研究生共231人，其中博士研究生99人，硕士研究生132人。 2013 年，该研究所同学张远和孙流莉获 “中国科学院院长优秀奖”；欧阳子区等10人获国家奖学金；张远等 4 人获“吴仲华优秀学生奖”；吴海波和闫月君获北京市优秀毕业生；欧阳子区获“宝钢优秀学生奖”及中科集团环保奖学金；研究所 44 位研究生获中国科技大学“优秀学生奖”。 2014 年，该研究所李胜博士的学位论文《CO2捕集能耗最小化机理及煤制天然气动力多联产系统》被评为中国科学院优秀博士学位论文；博士生彭烁、辛芳获 “中国科学院院长优秀奖”；杨征等10名研究生获国家奖学金；博士生欧阳子区获“朱李月华优秀博士生奖学金”；博士生陈强获“中科集团环保奖学金”；研究所 42 位研究生获中国科技大学“优秀学生奖”。

摘要：黑龙江省作为全国的煤炭资源大省，为国家经济建设做出了重要贡献。然而，随着时间的推移，煤炭资源逐渐枯竭。如何提高煤炭的利用率成了煤炭企业必须考虑的问题。煤炭深加工是煤炭资源综合利用的一个体现，是煤炭企业发展的一个重要途径。在当代，每个企业都充分利用人力、物力、财力资源，其中又以人力资源的应用最为重要。在人力资源管理中，又以怎样激励人为核心。但是，黑龙江省有相当一部分煤炭深加工企业没有合理的激励机制，这使得企业人员激励问题日益突出。本文对激励的相关理论进行了较为系统地阐述，从煤炭深加工企业人员激励过程中存在的问题出发，同时，对影响人员激励的因素进行分析；此外，将激励和影响激励效果的因素进行分类，利用数学函数的方法对其建立相应的函数方程，借鉴经济学的无差异曲线、能力约束曲线、均衡组合等方法，在综合管理学的激励效果和影响因素的基础上，建立激励组合模型，进一步分析模型不同变量的变化对模型的影响，然后，给出了黑龙江省煤炭深加工企业人员激励方法。本研究旨在对黑龙江省煤炭深加工企业激励机制的建立与完善提供一些参考。最后，以黑龙江省七台河市煤炭深加工企业为综合应用案例进行探讨和说明。关键词：煤炭深加工；人员激励；激励组合模型目录：摘要 IAbstract II第一章 绪论 论文的选题背景 国内外研究概况和发展趋势 论文的研究内容和思路 本章小结 6第二章 激励理论概述 管理学激励理论 经济学激励理论 本章小结 14第三章 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励问题 黑龙江省煤炭深加工企业人员的特点 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励问题 本章小结 20第四章 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励因素分析 外界因素分析 个人因素分析 本章小结 27第五章 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励模型 激励函数 激励组合模型 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励组合模型的策略分析 本章小结 41第六章 黑龙江省煤炭深加工企业人员激励方法 针对高层管理人员的激励 中层管理人员的激励 科技人员的激励 一般员工的激励 其他人员的激励 本章小结 49第七章 综合应用：黑龙江省七台河市煤炭深加工企业人员激励研究 七台河市煤炭深加工企业概况 七台河市煤炭深加工企业人员现状 七台河市煤炭深加工企业人员激励组合分析 七台河市煤炭深加工企业人员激励方法 本章小结 59结论 60致谢 61参考文献 1 刘宝庵．组织行为学[M]．北京：中国商业出版社，2003．137-1602 关培兰．组织行为学[M]．北京：中国人民大学出版社，2003．128-1703 斯蒂芬．P．罗宾斯(Stephen P．Robbins)著．管理学原理[M]．第7版．孙键敏等译．北京：中国人民大学出版社，2004．453-4674 A．Maslow．Motivation and Personality．New York：McGraw-Hill，1954．231-2925 ，，and ．The Motivation to Work，John Wiley，1959(6)：45-476 姜宝钧.实用组织行为学[M]．北京：高等教育出版社，2005．727 B．F．Skinner．Science and Human Behavior．New York：Free Press，1953：181-1968 卢 江.组织行为学[M]．北京：中国商业出版社，2004．2819 V．H．Vroom．Work and Motivation，John Wiley，1964(6)：75-8310 L．S．Adams．Inequity in Social Exchanges．New York：Academic Press 1965．267-30011 E．A．Locke，E．Frederick，C．Lee，and P．Bobko．Effect of Self-Efficacy，Goals，and Task Strategies on Task Performance，Journal of Applied Psychology，1984：241-25112 杨秀君．目标设置理论研究综述[J]．心理科学，2004，27(1)：153-15513 M．Siegall．The Simplistic Five：An Integrative Framework for Teaching Motivation，The Organizational Behavior Teaching Review，1987，12(4)：141-14314龙君伟．校本人事开发与管理[M]．广州：广东高等教育出版社，2003．117-12515 王祖成．世界上最有效的管理：激励[M]．北京：中国统计出版社，2002．8-2916 王福新．人力资源管理[M]．北京：石油工业出版社，2001．228-26017 陆国泰．人力资源管理[M]．北京：高等教育出版社，2001．212-21618陈国富．委托—代理与机制设计：激励理论前沿专题[M]．天津：南开大学出版社，2003．30-3919 杜遵海．关于煤炭企业实施人才兴企战略的思考[J]．煤炭企业管理，2005(4)：59-6020 王振生．解决煤炭行业人才短缺问题之我见[J]．煤炭高等教育，2004，22(2)：104-10621 刘衍杰，李铁，杨立军．实施煤炭深加工战略的思考[J]．煤炭经济研究，2005(1)：13-1422 江建华．浅谈煤炭企业人力资源的开发[J]．煤炭经济研究，2005(3)：72-7323 刘 伟，刘金明．煤炭企业人力资源利用的现状及对策[J]．江西煤炭科技，2005(1)：68-6924 张海娟．国有企业激励机制存在的问题及对策初探[J]．边疆经济与文化，2005，15(3)：21-2425 王廷弼．问题与对策：关于煤炭行业人才队伍建设的思考[J]．煤炭高等教育，2004(2)：48-5026 夏泽育．谈煤炭行业人才队伍现状及对策[J]．中国科技信息，2005(15)：24-2827 高鸿业．西方经济学 [M]．北京：中国人民大学出版社，2003．78-8828 黎诣远．西方经济学[M]．北京：高等教育出版社，1999．79-8429 李善民．西方经济学原理[M]．广州：中山大学出版社，2003．67-7530 贺家铁，曾德明，姚艳红．公司高级管理层激励组合模型设计与分析（J）．系统工程，2005(12)：52-5431 朱清香，胡望斌．浅谈人力资源管理中的激励模型设计[J]．东方论坛，2003(3)：121-12532 李 垣，张完定．管理者激励组合的理论探讨（J）．管理工程学报，2002(3)：54-5633 张望军，彭剑锋．中国企业知识型员工激励机制实证分析[J]．科研管理，2001，22(6)：90-9634 解东辉．浅析煤炭企业战略性人力资源管理[J]．煤炭经济研究，2005(5)：43 -4435 颜爱民，宋夏伟，袁凌．人力资源管理理论与实务[M]．武汉：中南大学出版社，2004．301-30636 王福新．人力资源管理[M]．北京：石油工业出版社，2005．258-26537 王建香．论企业人力资源的开发与利用[J]．大众标准化，2005(1)：10-1738 黄 雯．湖北建筑业高层次人才激励研究[D] ：〔硕士学位论文〕．武汉：武汉理工大学文法学院，2005 39 汤 睿．济钢科技人员激励研究[D] ：〔硕士学位论文〕．大连：大连理工大学经济管理学院，200240 朱先奇，刘庆玲．国有企业人力资源管理存在的问题及对策分析[J]．山西高等学校社会科学学报，2005，17(1)：49-5141 王 莉．黑龙江省煤炭资源型工业及第振兴策略研究[D] ：〔硕士学位论文〕．哈尔滨：哈尔滨工程大学经济管理学院，200442 马桂兰．黑龙江省国有重点煤炭企业改制问题研究[D] ：〔硕士学位论文〕．哈尔滨：哈尔滨工程大学经济管理学院，200343 胡 静．激励机制的研究及其在中国的实践[D] ：〔硕士学位论文〕．武汉：武汉理工大学经济学院，200444 李 霞．论我国国企人力资本激励机制[D] ：〔硕士学位论文〕．武汉：华中农业大学管理学院，200445丁 琦．浅析煤炭企业人才队伍现状[J]．山东煤炭科技，2005(1)：7846 王振生．解决煤炭行业人才短缺问题之我见[J]．煤炭高等教育，2004(2)：35-3747 李伟昌．企业激励方法研究[D] ：〔硕士学位论文〕．哈尔滨：哈尔滨工程大学经济管理学院，200448黄玉春．人力资本定价及激励[D] ：〔硕士学位论文〕．西安：西北大学经济管理学院，2004

摘要： 高炉煤气的利用方式很多，目前我国最主要的利用方式是高炉煤气发电项目（包括燃烧高炉煤气和高炉煤气、煤粉混烧）。分析燃煤锅炉掺烧高炉煤气和全烧高炉煤气后的工况变化，并提出改造措施，对钢铁行业的燃煤锅炉改造具有借鉴意见。 更多高炉煤气论文请进：教育大论文下载中心关键词：高炉煤气；燃煤锅炉；掺烧 在钢铁企业的生产过程中，消耗大量的煤炭、燃油和电力能源的同时，还产生诸如高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气等二次能源，所产生的这类能源，除了满足钢铁生产自身的消耗外，剩余部分用于其他行业或民用。高炉煤气是炼铁的副产品，是高炉中焦炭部分燃烧和铁矿石部分还原作用产生的一种煤气，无色无味、可燃，其主要可燃成分为CO，还有少量的H2，不可燃成分是惰性气体、CO2及N2。CO的体积分数一般在21%-26%，发热量不高，一般低位发热值为2760-3720kJ/m3。高炉煤气着火温度为600℃左右，其理论燃烧温度约为1150℃，比煤的理论燃烧温度低很多。燃烧温度低，使得高炉煤气难以完全燃烧，且燃烧的稳定性差。由于高炉煤气内含有大量氮气和二氧化碳，燃烧温度低、速度慢，燃用困难，使得许多钢铁企业高炉煤气的放散率偏高。利用高炉煤气发电，由于燃料成本低，系统简单，减少了燃料运输成本及基建费用，可以缓解企业用电紧张局面，减少CO对环境的污染，取得节能、增电、改善环境的双重效果，既能为企业创造可观的经济效益，又能创造综合社会效益。根据现在钢铁行业中高炉煤气的主要利用方式，本文对燃煤锅炉掺烧高炉煤气和燃煤锅炉改造为全燃高炉煤气锅炉做了理论分析和相应的改造措施。1 掺烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响燃煤锅炉中掺烧高炉煤气时，由于高炉煤气的低位发热量很低（2760-3720kJ/m3），而一般的烟煤的低位发热量约为18000kJ/kg，因此，炉膛中的理论燃烧温度必定下降，导致煤粉燃烧的稳定性变差，煤粉颗粒的不完全燃烧量增多，从而增加飞灰含碳量，机械不完全燃烧损失增加，锅炉效率降低。另一方面，掺烧高炉煤气后，送入炉膛内的吸热性介质增多，烟气的热容量增大，火焰中心的温度水平下降，火焰中心位置上移，导致煤粉在炉膛内的停留时间缩短，也造成煤粉的不完全燃烧，飞灰含碳量增加。第三，掺烧高炉煤气后，炉膛内烟气量增加（表1），炉膛内的烟气流速增加，从而缩短了煤粉颗粒在炉膛内的停留时间，也造成了煤粉的不完全燃烧。第四，掺烧高炉煤气后，高炉煤气中存在的氮气等大量的惰性气体阻碍可燃成分与空气的充分混合，减少发生燃烧反应的分子间发生碰撞的几率，导致燃烧不稳定，煤粉颗粒燃烧不完全，增加了飞灰含碳量。可见，掺烧高炉煤气后，飞灰的含碳量增加，锅炉效率降低。试验证明[1]，从飞灰含碳量的角度来看，如果不提高炉膛的温度水平，高炉煤气的最佳掺烧率应该在25%以内。表1燃料产生1MJ燃烧热的烟气量众所周知，固体的辐射能力远远大于气体，燃高炉煤气产生的烟气中所含有的具有辐射能力的三原子气体所占的份额远远低于燃煤，在燃气中占很大一部分的N2等双原子气体不具备辐射能力，而且，高炉煤气燃烧产生烟气中三原子气体主要是CO2和少量的H2O，CO2的辐射能力要低于H2O，因此，掺烧高炉煤气后，炉膛内火焰辐射能力减弱，更多的热量流往后面的过热器和尾部烟道。掺烧锅炉煤气后，炉膛内的热交换能力下降，对于以炉膛水冷壁为主要蒸发受热面的锅炉，如果锅炉结构不做调整，则锅炉的蒸发量下降。 对炉膛后烟道的传热特性影响以对流换热为主的过热器系统，吸收烟气热量主要取决于传热温压和传热系数。对于燃煤和掺烧高炉煤气的锅炉来说，两者的炉膛出口烟温相差不大[2]，因而其传热温压也相差不大。但是掺烧高炉煤气锅炉的烟气体积流量要比燃煤锅炉大，对流受热面的烟气流速增加，因此提高了传热系数，使得过热器吸热量增加，导致过热器出口温度过热。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，因而排烟温度升高，排烟热损失增加。2 全烧高炉煤气对锅炉性能的影响 对炉膛内燃烧特性的影响高炉煤气中大量的惰性气体N2、CO2等在燃烧时不参与燃烧反应，相反，还吸收大量可燃气体燃烧过程中释放的热量，使得高炉煤气的燃烧温度偏低。虽然高炉煤气是气体燃料，理论燃烧温度（-1150℃）要远低于煤粉颗粒（1800℃-2000℃），但是高炉煤气中含有的大量惰性气体会阻碍火焰传播，使火焰的传播速度变慢（例如层流火焰传播速度仅为），因此，要保证燃烧的稳定性，必须提高燃烧温度。高炉煤气中几乎不含灰分，燃烧时，火焰基本上不产生辐射能量，只有燃烧产生的烟气中的三原子气体具有辐射能力，高炉煤气中大量的氮气不具备辐射能力，所以燃高炉煤气的锅炉，炉膛中的烟气辐射传热能力要低于燃煤锅炉。因此，炉膛内水冷壁的吸热量降低，导致锅炉蒸发量减少。 对炉膛后烟道的传热特性的影响由于高炉煤气中几乎不含有灰尘，所以，燃烧高炉煤气产生的烟气中的飞灰可以忽略不计，因此，对流受热面的污染系数ξ很低，只有，而对于燃煤锅炉，当烟气流速为10m/s时，污染系数ξ为[3]，可见，燃烧高炉煤气后，对流受热面的热有效系数增大，使得对流受热面的吸热量增多。高炉煤气中含有大量的惰性气体，产生相同燃烧能量的高炉煤气生成的烟气量要大于纯燃煤时产生的烟气量，因此流经对流受热面的烟气量增大，烟气流速增加，导致对流传热的传热系数变大，对流吸热量增大，因此，吸收对流受热面热量的过热蒸汽温度升高。同样，烟气量增加，如果炉膛后的受热面不改变，则布置在炉膛后烟道中的过热器，省煤器，空气预热器吸热量增多，但是还不足以使得排烟温度降低到以前的温度水平，排烟温度升高，排烟热损失增加。3 掺烧高炉煤气后的改造措施由以上的分析，为了解决掺烧高炉煤气后出现的一系列问题：炉膛温度下降；过热蒸汽温度升高；飞灰含碳量增加；排烟温度变大等，提出下面的解决方案。 改造燃烧器高炉煤气燃烧器一般布置在煤粉燃烧器的下部，当高炉煤气燃烧器具有充当锅炉启动燃烧器的功能时，这种布置可以获得燃烧和气温调节两方面的好处。如果以高炉煤气借助煤的燃烧来稳燃的话，则只对气温调节有利。由于混烧高炉煤气后，炉膛中火焰的中心位置上移，造成煤粉燃烧不完全，排烟温度升高等问题，因此，可以采取让燃烧器位置尽量下移，燃烧器喷嘴向下倾斜等方法，降低火焰中心位置，增加燃料在炉膛内的停留时间。选用能强化煤粉燃烧的燃烧器，如稳燃腔煤粉燃烧器[4]，加强煤粉颗粒的燃烧，减少飞灰含碳量，提高锅炉效率。 改造过热器掺烧高炉煤气后，炉膛内辐射吸热量减少，对流吸热量增加，因此在实际允许的情况下，增加较多的屏式过热器，相应的减少对流过热器受热面，这样，可以照顾到全烧煤和掺烧高炉煤气工况下过热器的调温性能，避免过大的增加减温水量。 改造省煤器掺烧高炉煤气后，炉膛内的辐射吸热量减少，直接影响了锅炉蒸发量下降，导致锅炉出力降低，另外，掺烧高炉煤气后，烟气量变大，排烟温度升高，因此，在炉后烟道内增加省煤器换热面积，采用沸腾式省煤器，要保证其沸腾度不超过20%，否则因省煤器内工质容积和流速增大，使省煤器的流动阻力大幅增大，影响锅炉经济性。增加省煤器换热面积，提高了省煤器的吸热量，降低了过高的排烟温度，减小了排烟损失，提高了锅炉效率。4 全烧高炉煤气后的改造措施 炉膛改造燃煤锅炉的炉膛内辐射传热能量很大，炉膛内配置了相应的大量的水冷壁吸收辐射热，改燃高炉煤气后，炉膛内辐射能量减少，过多的水冷壁吸收大量的辐射热能会使得炉内的温度进一步下降，加剧了高炉煤气燃烧的不稳定，因此，敷设卫燃带，降低燃烧区下部炉膛的吸热量，进一步提高燃烧区炉膛温度，改善高炉煤气燃烧的稳定性。增加了卫燃带后，减少了水冷壁的面积，锅炉蒸发量减少，为了保证锅炉的蒸发量，就必然要提高高炉煤气量，提高炉膛的热负荷，但是，高的炉膛热负荷也提高了烟气量和炉膛出口温度，导致过热蒸汽超温和排烟温度升高，锅炉效率下降，因此不可能通过无限制的提高炉膛热负荷来提高锅炉的蒸发量。锅炉改烧高炉煤气后，炉膛内的热交换能力显著下降，对于以炉膛水冷壁作为其全部蒸发受热面的锅炉，如果锅炉的结构不允许做较大的改动，蒸发量必定下降。 燃烧器改造对于高炉煤气来讲，动力燃烧即无焰燃烧其火焰长度短、燃烧速度快、强度大、温度高，是一种比较合适的燃烧方式，但因其体积大、以回火、噪音高、负荷调节不灵活，且流道复杂，成本高，实际中采用很少。而采用扩散燃烧不但火焰太长，而且混合不好，燃烧不完全，不适合高炉煤气。实际中大多数采用预混部分空气的燃烧方式，这种形式的燃烧器结构简单、不易回火、负荷调节灵敏，在煤气的热值和空气的预热温度波动的情况下能保持稳定的工作，调节范围宽广，在锅炉最低负荷至最高负荷时，燃烧器都能稳定工作。燃烧器的布置主要考虑以下几点：火焰应处于炉膛几何中心区域，使火焰尽可能充满炉膛，使炉膛内热量得以均匀分配，受热面的负荷均匀，不会形成局部受热引起内应力增大，防止受热不均匀。对于布置高度，在不影响火焰扩散角的情况下，燃烧器低位布置，有利于增加煤气燃烧时间，保持炉温均匀。 过热器的改造改燃高炉煤气后，烟气量增大引起过热蒸汽超温，可以通过适当减少过热器的面积来控制过热蒸汽的温度在规定范围之内。也可以通过增加减温器的调温能力，来控制过热蒸汽的温度。 增加煤气预热装置加装煤气预热器一方面可以进一步降低排烟温度，提高锅炉效率，另外一方面，可以增加入炉能量，提高燃烧温度，增强火焰的辐射能力，改善高炉煤气的着火和燃尽条件。研究证明[5]，高炉煤气温度每提高10℃，理论燃烧温度可以高4℃。但是由于高炉煤气的易燃性和有毒性，要求与烟气之间的换热过程严密而不泄露，理论上只能采用分离式热管换热器。 省煤器的改造改烧高炉煤气后，排烟温度升高，锅炉蒸发量下降，因此，增加省煤器面积，采用沸腾式省煤器可以提高省煤器的吸热量，降低过高的排烟温度，减小排烟损失，提高锅炉效率。另一方面，高炉煤气锅炉炉内火焰黑度和炉内温度低，故不宜单纯以增加敷设受热面的面积来提高锅炉蒸发量，而采用沸腾式省煤器来弥补锅炉蒸发量的减少，这是提高锅炉出力的有效措施。 尾部烟道的改造由于高炉煤气发热量低，惰性气体含量高，因此燃用高炉煤气时，锅炉的烟气量及阻力都讲增加，为此，一般须考虑扩大尾部烟道流通面积降低流动阻力及增加引风机的引风能力。 燃气安全防爆措施从安全方面考虑，有必要建立燃气锅炉燃烧系统，包括自动点火、熄火保护、燃烧自动调节、必要的连锁保护方面的自动化控制。同时为了减轻炉膛和烟道在发生爆炸时的破坏程度，燃气锅炉的炉膛和烟道上应设置防爆装置。此外燃气系统应装设放散管，在锅炉房燃气引入口总切断阀入口侧、母管末端、管道和设备的最高点、燃烧器前等处应布置放散点。采取了以上安全措施后，可以确保锅炉处在安全运行之中。参考文献：[1]湛志钢，煤粉、高炉煤气混烧对煤粉燃尽性影响的研究[D].[硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2004.[2]姜湘山，燃油燃气锅炉及锅炉房设计[M].北京：机械工业出版社，2003.[3]范从振，锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，1986.[4]陈刚、张志国等，稳燃腔煤粉燃烧器试验研究及应用[J].动力工程，1994（12）.[5]刘景生、王子兵，全燃高炉煤气锅炉的优化设计[J].河北理工学院学报.