超临界水氧化能量回收系统的设计优化

超临界水氧化（SCWO）工艺非常适用于高浓度废液的处理。针对目前SCWO处理系统能耗大、能量回用方式单一的问题,介绍了传统工艺流程的能量回收方式,分析了系统能量利用效率,创新性地采用透平和有机朗肯循环（ORC）串联的方式分别对压力能和热能进行回收。利用Aspen Plus建立SCWO系统能量回收模型,研究不同工艺流程对系统能效、㶲效及输出功率的影响,在此基础上探讨透平的入口温度和出口压力、ORC的蒸发温度对系统性能的影响。结果表明：对反应产物依次进行压力能和热能回收为系统最佳能量回收方式;提高透平的入口温度和出口压力均可提高系统的性能,并同时提高透平输出功率的稳定性;降低ORC的蒸发温度会提高系统蒸汽产量,但同时也减少了可直接利用电能的产生量。     

市政污水污泥水热耦合干化系统能耗模拟

干化+焚烧技术已逐渐成为我国大中城市中心城区污泥的重要处置手段，水热炭化预处理可提高污泥脱水性能，进而降低系统能耗，但对水热+干化污泥预处置过程的能耗分析还鲜有报道。研究了200～260℃下水热炭化预处理污泥的三相产物分布及水热液有机组分构成，在此基础上建立了水热+空气干化系统的能量-质量流模型，并分析了水热条件对系统能耗的影响，最后与空气干化系统、厌氧发酵+空气干化系统能耗进行对比。发现釜内压力为8 MPa,水热反应温度由200℃上升至240℃时，由于水热液中热值较高的有机组分芳香烃、含氮杂环比例明显下降，水热反应釜能耗由184kJ/kg(以原污泥计)降至161 kJ/kg,温度上升至260℃时，由于水蒸气气相分率明显增加及水热液中芳香烃含量回升，能耗上升至278 kJ/kg。受水蒸气气相分率影响，240℃下水热反应能耗随压力升高而降低，压力升至4 MPa后降低趋势迅速放缓。直接空气干化系统在干化空气温度为110℃时，系统总能耗为1 942 kJ/kg;厌氧消化+干化系统由于对沼气进行高效热回收利用，消化时间为10 d时，系统热耗低至212 kJ/kg,总能耗为984 kJ/kg;而...     

甲基叔丁基醚裂解制异丁烯装置的工艺优化

通过优化甲基叔丁基醚(MTBE)裂解制异丁烯(IB)装置固定床反应器的催化剂活化温度、活化时间和物料反应温度以及吸收塔的吸收剂量等操作条件，裂解甲醇由两塔回收变为单塔回收，甲醇收率由31．08％提高到了32．43％，异丁烯收率由51．55％提高到了55．25％，装置能耗由8708．33MJ/t MTBE降低到了7303．06MJ/t MTBE。     

活性炭—甲醇吸附式制冷循环的研究

本文选用国产活性炭为吸附剂、甲醇为吸附质,研究了吸附式制冷间歇循环的效率COP的变化规律。解吸温度、吸附温度、冷凝压力和蒸发温度等都对循环效率有不同程度的影响。解吸温度373K左右时,循环效率最高。随着吸附温度的升高,循环效率下降;随着冷凝压力的升高,循环效率也是下降的。当蒸发温度升高时,循环效率升高得较快。     

LPCVD法制备TiO_2纳米薄膜的物效及能效研究

针对LPCVD法制备TiO_2纳米薄膜过程中物效和能效低的特点,主要考虑沉积压力、沉积温度和物料的流量3个因素。研究了不同的工艺参数在沉积一定时间后的物效、能效计算和分析方法。结果显示,在一定的范围内,压力的提高能够有效提高物效和能效;随着温度的升高,物效提高而能效先降低后提高;物料的流量越大物效越低,而能效先升高后降低。当工艺参数400Pa,723K,2.67×10~(-6)m~3/s时物效最高(6.395%);当工艺参数为600Pa,723K,3.33×10~(-6)m~3/s时能效达到最高(0.201 4%)。     

酸性水汽提塔由直接蒸汽汽提改造为重沸器间接汽提的设计

为减少进污水处理场的水量并回收凝结水,对25t/h酸性水汽提装置进行改造,将酸性水汽提塔由直接蒸汽汽提改造为重沸器间接汽提。改造后运行平稳,去污水处理场的净化水中H2S含量10ppm、NH3含量为70.1ppm,流量由19.75t/h降低到15.55t/h,装置能耗由643.79MJ/t原料降低到610.38MJ/t原料,各项指标均达到设计要求。     

焦化能源流高效集成关键技术研发与应用

针对焦化能耗高、能效低的产业现状,基于冶金流程工程学理论,研发了一系列焦化余热余能回收关键技术。其中,自主研发的高压高温干熄焦余热回收技术,实现吨焦产540℃、9.81MPa的高品质蒸汽550kg,降低焦炭烧损率0.2%;研发的纳米多层复合结构温度可控的上升管一体化余热回收技术,实现了上升管出口的荒煤气温度由804℃降至552℃,实现吨焦产蒸汽119kg;研发的煤调湿技术降低了配合煤水分4%,降低工序能耗250.8MJ/吨煤;研发的导热油作热载体的能源高效利用技术,实现了脱苯能耗降低30.6%和蒸氨能耗降低21.4%,脱苯效率提高0.15%,过程无废水产生;研发的多塔连续粗苯萃取精制和高效复合萃取剂技术,实现了苯纯度达99.95%,甲苯纯度达99.8%以上,二甲苯流程控制在5℃以内,噻吩纯度达99.0%,还实现了全过程不消耗蒸汽。这些关键共性技术在河钢大型焦炉上的成功实施引领了我国焦化行业向能源利用高效化、资源利用深度化的可持续方向发展。     

溶媒废酸水的精馏工艺改造及应用

经过对溶媒回收工艺模拟分析,发现实际生产中存在回收能耗高等问题。针对溶媒废酸水回收工艺进行改造,提出减压工艺方案。通过降低回收塔的操作压力,增强换热等于手段现实能量回收。改造后,保证工艺中乙酸丁酯充分回收,废酸水回收工艺蒸汽用量由改造前3 000 kg/h降至1 800 kg/h,节约低压蒸汽40%。     

高比表面积活性炭吸附存储天然气性能研究

天然气中少量乙烷和丙烷的存在会直接影响活性炭对天然气的吸附存储容量。为此,体积法测定了高比表面积活性炭对甲烷、乙烷和丙烷的吸附等温线,吸附温度分别为283,293,303和313K;采用Langmuir-Freundlich(LF)方程拟合吸附等温线,得到各气体的方程参数,进而采用LRC关联式预测多组分吸附平衡数据,并计算活性炭对模拟天然气的存储能力。结果表明:活性炭对3种气体的吸附等温线都属于I型等温线,采用L-F方程可以很好地描述各气体的吸附等温线;高比表面积活性炭对模拟天然气的存储量随吸附温度的升高而显著降低,在吸附存储压力为3.5 MPa,吸附温度从283 K上升到313 K,相应的存储量(体积比)由139降低为103;与纯甲烷的吸附存储相比,模拟天然气的吸附储量(体积比)提高约20。     

涤纶短纤维装置的用能优化

分析了100 kt/a涤纶短纤维装置的能耗构成及用能现状,从蒸汽、电能、冷冻水和压缩空气等方面实施了用能优化措施。结果表明:通过蒸汽冷凝液回收利用、停用或取代部分0.4 MPa蒸汽用能点等措施,可提高蒸汽利用效率,降低蒸汽消耗;通过安装谐波吸收器、更换装置内照明灯带等措施,可降低电能消耗;通过压缩空气用能点优化,可降低压缩空气用量;通过空调改造及季节性差异化操作,可节省冷冻水、0.4 MPa蒸汽及电能的消耗;实施用能优化措施后,涤纶短纤维装置单位产品综合能耗由优化前的4 812.3 MJ/t下降至4 240.0 MJ/t,降低了11.89%,单位产品总能耗费用由优化前的331.8元/t下降至259.45元/t,降低了21.81%。     

A Superheated-Steam Fluidized-Bed Dryer for Parboiled Rice: Testing of a Pilot-Scale and Mathematical Model Development

This article describes the testing of a pilot-scale superheated-steam fluidized-bed dryer for parboiled rice along with development of a mathematical model for predicting the changes in temperature of steam and moisture content of parboiled rice during drying. Based on the obtained results, it was found that the superficial velocity of steam from 1.3 to 1.5 times of the minimum fluidization velocity had no significant effect on the drying rates of rice. The energy consumption for reducing the moisture content of paddy from 0.43 to 0.22 kg/kg dry basis was approximately 7.2 MJ/kg water evaporated. Drying temperature caused the appreciable change of parboiled rice qualities as characterized by water adsorption, whiteness and pasting viscosities, white belly, and hardness. Soaking paddy at a temperature of 70°C for 7–8 h before drying was sufficiently enough for producing parboiled rice, with no white belly. The gelatinization of starch during drying resulted in higher head rice yield of the product as compared to that of raw paddy.     

A Superheated-Steam Fluidized-Bed Dryer for Parboiled Rice: Testing of a Pilot-Scale and Mathematical Model Development

This article describes the testing of a pilot-scale superheated-steam fluidized-bed dryer for parboiled rice along with development of a mathematical model for predicting the changes in temperature of steam and moisture content of parboiled rice during drying. Based on the obtained results, it was found that the superficial velocity of steam from 1.3 to 1.5 times of the minimum fluidization velocity had no significant effect on the drying rates of rice. The energy consumption for reducing the moisture content of paddy from 0.43 to 0.22 kg/kg dry basis was approximately 7.2 MJ/kg water evaporated. Drying temperature caused the appreciable change of parboiled rice qualities as characterized by water adsorption, whiteness and pasting viscosities, white belly, and hardness. Soaking paddy at a temperature of 70°C for 7-8 h before drying was sufficiently enough for producing parboiled rice, with no white belly. The gelatinization of starch during drying resulted in higher head rice yield of the product as compared to that of raw paddy.     

炼厂气回收过程中分离技术的能效分析

针对炼厂气多目标回收工艺设计时缺乏理论指导的问题,本文系统阐述了分离过程能效比的概念,将气体分离过程中压力和温度变化导致系统与外界交换的能量统一用电功表示,得到了分离过程能耗与产品回收量间关系的定量表示方法;以某厂炼厂气回收过程为例,比较了不同分离技术和不同分离过程的能效比。当产品氢纯度要求不高（≥97%）时,采用变压吸附（PSA）工艺的能效比较高（0.86）,与膜分离工艺相比,提高了28%;当产品氢纯度要求较高（≥99.9%）时,采用膜分离-PSA工艺可以获得更高的能效比（0.54）,与PSA-膜分离工艺相比,能效比提高了40%。研究结果表明：分离过程的能效比可以用于评价不同分离技术或不同分离过程的能量效率,可用于指导不同分离技术的适用范围和多技术耦合工艺过程的设计,能够为炼厂气回收工艺设计提供一定的理论指导。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。     

Cross-Flow Fluidized Bed Paddy Dryer: Prototype and Commercialization

ABSTRACT

The objective of this paper is to design and test a prototype, 0.82 ton/h capacity, fluidzed bed paddy dryer for high moisture paddy. Exhausted air is paritially recycled. Experimental results showed that the unit operated efficiently and yielded high product quality in terms of head yield and whiteness. In reducing the moisture content from 45% to 24% dry-basis using air temperature of 100–120°C, fraction of air recycled of 0.66, specific air flow rate of 0.05, kg/s-kg dry matter, superficial air velocity of 3.2 m/s, bed depth of 0.1 m, total primary energy consumption was 2.32 MJ/kg water evaporated of which 0.35 was primary energy from electricity (electrical energy multiplied by 2.6) and 1.79 was primary energy in terms of heat.     

利用液化天然气冷能捕集CO_2的动力系统的集成

为提高液化天然气(LNG)冷能的利用效率和CO2近零排放动力循环的发电效率、降低CO2减排的能耗,在对CO2近零排放动力循环利用LNG冷能进行火用分析的基础上,提出了一个以天然气为介质的Rankine循环与CO2近零排放动力循环进行集成的动力系统模型,可以在保持CO2预冷和液化所需冷能不变的情况下,将深冷部分的LNG冷火用转换为电能。研究结果表明,集成后动力系统中LNG冷火用的利用效率从34.9%提高到55.7%,整个动力循环的火用效率可达到57.9%。同时,对影响以天然气为介质的Rankine循环发电效率的参数进行了分析。     

变温吸附碳捕集系统能效性能实验研究

燃烧后CO₂捕集技术（PCC）因易于与既有电厂结合而被认为是一项减少二氧化碳排放的重要技术。化学吸收、吸附和膜分离是PCC的主流技术。在CO₂吸附技术类中，变温吸附（TSA）是一种有效的吸附方法。近年来，TSA技术的能源消耗和能源转换效率问题成为人们对其大规模部署的关注焦点。然而，大多数的研究都是将数学模型和仿真方法应用于TSA的性能评估，缺乏足够的实验研究支持。为了对TSA系统的能源转化效率进行实验分析，开发了一套四步法TSA系统，能效性能是基本分离性能外的主要考察指标。实验采用沸石13X-APG作为吸附剂材料，根据实验测得的两组吸附等温线，计算了CO₂/N₂的吸附选择性系数。通过进气CO₂浓度、解吸时间、吸附温度和解吸温度对纯度、回收率、单位能耗和第二定律效率的影响分析，得到了4组实验结果。结果表明，第二定律效率的范围为3.24%～9.23%，回收率和纯度最高分别为83.97%和94.70%。解吸温度和进气CO₂浓度的升高，吸附温度的降低有利于分离及能效性能提升。延长解吸时间有利于分离和能效提升，但过长的操作时间反而使得效果变差，这会对工程中的运行策略优化产生积极的指导意义。     

磷石膏热分解研究现状

热分解是磷石膏资源化利用的关键,但在不添加还原剂和催化剂的条件下,存在能耗高、成本高、分解率低等缺点,不利于磷石膏的循环再利用,因此寻找能降低磷石膏分解温度、提高分解率的还原剂和催化剂成为当下的研究重点。本文对磷石膏在还原剂和催化剂作用下的热分解过程及其研究状况进行了综述。研究发现,CO和焦炭等燃料型传统还原剂能有效降低磷石膏的分解初始温度,提高分解率,在实际应用中更为成熟。然而,燃料型传统还原剂的应用给磷石膏的热分解也带来了成本压力。添加非传统还原剂(如硫磺、H₂S)和催化剂不仅能降低磷石膏热分解的成本,还能减少温室气体CO₂的排放,但该研究目前还处于试验阶段。寻找能耗和成本更低、分解率更高的还原剂和催化剂是未来实现磷石膏绿色、低碳、高效资源化利用的研究方向。     

生物柴油全生命周期资源和能源消耗分析

针对以菜籽油、麻疯树油和地沟油为原料制取生物柴油过程,应用生命周期评价方法,对原料种植、收集运输、原料预处理、生物柴油生产、产品配送等子过程的土地资源占用、水资源和能源消耗进行了计算,并对能量消耗进行了参数敏感性分析. 结果表明,3种原料生产1 t生物柴油占用土地资源分别为13132, 3333和5 m2,水资源消耗分别为9063.55, 12306.62和1.97 m3,化石能源消耗分别为0.9, 0.67和0.25 MJ. 由于水资源消耗和土地占用主要源于种植环节,能源消耗主要发生在种植和转化环节,在我国适合以地沟油和麻疯树油为原料生产生物柴油. 开发耐旱、高产、高含油率的油料植物品种和新型高效酯交换反应催化剂及优化反应工艺是降低生物柴油全生命周期资源占用和能源消耗的有效措施.