基于夹点技术的烟气处理系统的优化与评价

二氧化碳捕集系统节能技术受到了人们的广泛关注,但基本上集中在系统本身,鲜见有关烟气余热回收利用方面的研究报道,缺少具体的应用方案。然而,要进一步提高二氧化碳捕集系统的效率,就必须对烟气余热进行有效利用。为此,本文以某发电厂与660MW热电联产装置相配套的烟气处理系统为研究对象,首先采用问题表法确定了换热网络的夹点温度,然后通过冷、热物流间的“新”匹配对原换热网络进行改造,得出3种改造方案：烟气余热回收一级换热网络是高温烟气与胺补液之间进行匹配;烟气余热直接回收二级换热网络是高温烟气依次与富液、胺补液之间进行匹配;而烟气余热间接回收二级换热网络包括高温烟气与富液之间的间接换热。通过对以上3种改造方案投资费用的比较,发现烟气余热回收一级换热网络的投资成本最低,是最优改造方案。     

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。     

PROPOSAL FOR A NOVEL CHEMICAL HEAT PUMP DRYER

A new chemical heat pump (CHP) system for ecofriendly effective utilization of thermal energy in drying is proposed from the viewpoints of energy saving and environmental impact. CHPs can store thermal energy in the form of chemical energy by an endothermic reaction and release it at various temperature levels for heat demands by exo/endothermic reactions. CHPs have potential for heat recovery and dehumidification in the drying process by heat storage and high/law temperature heat release. In this study, we estimate the potential of the CHP application to drying systems for industrial use. Some combined systems of CHPs and dryers are proposed as chemical heat pump dryers (CHPD). The potential for commercialization of CHPDs is discussed.     

不同余热情况下有机朗肯循环和卡琳娜循环能量性能对比

有机朗肯循环和卡琳娜循环都是发展前景广阔的低温余热动力利用技术,这两种技术在余热利用方面各有其优势和劣势。在炼厂中,余热资源分布广泛,针对不同余热热源选择合适的动力循环系统对能量的有效利用具有实际意义。热效率和(火用)效率是评价动力循环系统的两个重要指标。通过将余热资源分成3类,即显热热源、复合热源和潜热热源,用Aspen Hysys软件对有机朗肯循环和卡琳娜循环进行流程模拟,考察了余热资源特性对有机朗肯循环和卡琳娜循环能量性能的影响。结果表明当余热为显热热源时,卡琳娜循环系统优于有机朗肯循环;当余热为复合热源且潜热与显热比R=1或当余热为潜热热源时,有机朗肯循环优于卡琳娜循环。     

太阳能雾化脱盐系统热能利用率的研究

在构建太阳能雾化脱盐系统的基础上对该系统处理浓盐水的热能利用率进行了研究,考察了辐照值、空气流量、气水比等因素对系统热能利用率的影响。结果表明,系统的热能利用率随着辐照值的升高呈现减小趋势,随着气水比、空气流量的增大呈现先增大后减小的趋势。系统的热能利用率与空气流量存在二次抛物线关系。     

PROPOSAL FOR A NOVEL CHEMICAL HEAT PUMP DRYER

ABSTRACT

A new chemical heat pump (CHP) system for ecofriendly effective utilization of thermal energy in drying is proposed from the viewpoints of energy saving and environmental impact. CHPs can store thermal energy in the form of chemical energy by an endothermic reaction and release it at various temperature levels for heat demands by exo/endothermic reactions. CHPs have potential for heat recovery and dehumidification in the drying process by heat storage and high/law temperature heat release. In this study, we estimate the potential of the CHP application to drying systems for industrial use. Some combined systems of CHPs and dryers are proposed as chemical heat pump dryers (CHPD). The potential for commercialization of CHPDs is discussed.     

化工过程能量集成途径与实证

阐述了化工过程能量集成理论,指出化工企业能量集成有效途径。并结合磷化工企业黄磷尾气综合利用和硫铁矿制酸企业硫酸装置余热利用实践取得能量优化和污染物减排效果,揭示了化工企业实现节能减排路线,为化工企业解决用能瓶颈、制定化工过程系统能量集成策略提供科学依据。     

Zeolite Heat Storage: Key Parameters from Experimental Results with Binder-Free NaY

The application of heat storage systems in households or the industry is one possibility to optimize the degree of heat utilization and to reduce greenhouse gas emissions. In contrast to established heat storage systems based on water, zeolitic systems reach energy densities of 150–200 kWh m⁻³ and allow for seasonal storage with almost no heat loss. However, a commercial breakthrough was not yet successful. Given this background, it is the aim of the present study to identify appropriate operational parameters for a zeolite heat storage system in the laboratory and to prepare an upscaling to demonstration scale. To this end, the pressure drop of the zeolite bed, the cycle time, and the optimal process parameters during thermal loading and deloading were determined.     

创新强化传热策略与应用提升炼化企业竞争力

强化传热是炼化企业实现绿色低碳发展和提升综合竞争力的有效途径。本文基于丰富的工程知识沉淀与炼化设计实践,通过系统梳理、总结,将炼化企业的强化传热工程策略划分为设备元件、工艺过程和全厂3个层次。通过梳理管壳式换热器等的工程应用方案,归纳了面向特殊工艺和介质的设备元件强化传热;通过总结芳烃、原油蒸馏、乙烯等装置热能/冷能利用,归纳了面向工艺与工程技术集成的工艺过程强化传热;通过总结全厂大系统回收与优化利用低温热资源、蒸汽系统梯级优化利用、循环水系统串级利用等,归纳了炼化企业全厂强化传热。强化传热工程策略在海南炼化公司、青岛炼化公司的实际应用表明,两者的综合能耗、单因能耗均达到国内先进水平。本文的阐述有望为强化传热工程策略的发展、完善,为丰富炼化工程强化传热内涵发挥积极的指导和示范作用。     

焦炉多余热回收系统的分析及优化

为了研究焦炉多余热回收系统中能量的利用情况，依据分析理论，通过对某焦化厂实际案例的计算，对现有的余热回收方案进行分析，指出3个子系统运行过程中的能量回收的薄弱环节。结果表明：干熄焦、荒煤气、烟气余热回收系统的效率分别为55.16%、17.18%、51.75%，干熄焦系统的损主要为换热过程中产生的不可逆换热损失，荒煤气系统的损主要为出口损以及不可逆换热损失，烟道系统的损主要为烟气出口损。在此基础上依据各等级能量匹配利用的原则对原方案进行优化，并使用分析理论对其计算并分析。结果表明：优化过后的余热回收系统的总效率为58.72%，相比优化之前提高了11.07%，系统总不可逆换热损降低了155.49MJ/t干煤。     

林业资源热解气化供热发电产业发展趋势与战略对策

生物质热解气化供热发电是林业资源加工剩余物高效综合利用产业。我国林业加工废弃物可利用量约为2.1亿吨/年,利用可再生林业资源供热和发电,有助于改善我国能源结构,增强能源安全保障,提升我国节能减排水平,推动社会主义新农村建设,促进林业可持续发展。针对目前林业资源气化供热发电产业发展过程中普遍存在的原料收储运存在瓶颈、生产过程自动化和智能化水平不高、标准化生产技术不成熟、高值化和综合利用技术缺乏等问题,建议加强林业特色资源林基地建设、创新分布式产业发展模式、突破卡脖子技术难题、严格市场准入审批、加强政府管理和行业规范、加大政策扶持力度,力争建立原料供应稳定、高品质燃气绿色制造和生物炭高效应用的一体化产业体系,到2035年气化产业年利用林业剩余物超过500万吨标准煤,总产值达100亿元/年。     

直接电加热滚塑工艺的传热分析

通过实验测量了直接电加热的滚塑模具在加热阶段的表面温度和模内温度以及所消耗的电能。然后根据实验数据对该滚塑工艺的加热阶段进行了传热分析,计算了有效热能和无效热能,并提出了评估该滚塑工艺的3个指标参数——热能利用率、加热每单位质量粉料所消耗的电能、加热每单位质量粉料所需的时间。结果表明,该滚塑模具的表面温度具有一定的不均匀性,不同位置处的最大温差为8 ℃。3种实验情形下的最高热能利用率为37.5 %,另外在相同的模内加热温度下,热能利用率随模内粉料质量的增大而减小。     

炼油能量系统优化技术导则的开发研究与实践

炼油能量系统优化是从炼油过程的全局出发,整体优化和系统改进炼油过程的能量利用状况。文章在分析炼油能量系统优化关联因素基础上,提出了将能量系统优化分解为企业总体用能改进、工艺装置优化、装置间热集成、低温热综合利用和公用工程系统优化等五个相互关联任务过程的实施策略,并通过开发能量系统优化技术导则协助指导该项工作的进行。     

复杂结构微通道热沉液体强化传热过程的热力学分析

微通道液体流动与传热是一个典型的不可逆过程,有必要减小传递过程中的不可逆损失大小,提高其有效利用程度,属于“质”的范畴。首先,根据热力学第一及第二定律,推导出了熵产率及热能传输系数,指出降低微通道热沉内液体温度梯度净值可以提高热能的有效利用程度;然后,基于前期的研究基础,设计出新型复杂结构微通道热沉,并模拟其三维流动与传热过程,对比分析微通道热沉结构的变化对熵产率及热能传输系数的影响,结果表明降低流体温度梯度的净值可以减少热能不可逆损失的大小,使热沉底面温度更均匀,有利于延长微电子器件的寿命;最后,由强化传热因子、熵产率及热能传输系数的定义指出用强化传热因子来评价微通道的综合传热性能更合理,而应该用熵产率及热能传输系数来评价能量的不可逆大小及利用程度。总之,热力学第一定律为微通道的综合传热性能提供了评价标准,而热力学第二定律指出了影响微通道内部强化传热的本质因素,二者相互联系,为微通道的优化设计提供热力学理论。     

Recovery of waste heat in cement plants for the capture of CO2

Large amounts of energy are consumed during the manufacturing of cement especially during the calcination process which also emits large amounts of CO₂. A large part of the energy used in the making of cement is released as waste heat. A process to capture CO₂ by integrating the recovery and utilization of waste heat has been designed. Aspen Plus software was used to calculate the amount of waste heat and the efficiency of energy utilization. The data used in this study was based on a dry process cement plant with a 5-stage preheater and a precalciner with a cement output of 1 Mt/y. According to the calculations: 1) the generating capacity of the waste heat recovery system is 4.9 MW. 2) The overall CO₂ removal rate was as high as 78.5%. 3) The efficiency of energy utilization increased after the cement producing process was retrofitted with this integrated design.     

不同型面纵肋管束的综合能量特性研究

在研究得出梯形和矩形两种型面纵肋管束传热性能及流阻性能的基础上，依据换热过程的热力学能量原理，着重分析两肋片管束换热器的能量特性，探讨管束节距、肋高及厚度等结构参数和雷诺数及热流密度等工况参数对其能量利用的影响。研究结果表明：同为纵肋管束，但由于肋片截面形式不同，梯形和矩形纵肋管束综合能量利用程度差异较大；在相同的结构和工况条件下，梯形纵肋管束表现出良好的能量综合利用性能     

采用地下水预热新风的热泵空调系统的适用性

传统地下水源热泵是直接利用地下水加热蒸发器,没有有效利用地下水低品位热能。为此,提出一种利用地下水预热新风的地源热泵空调系统,实现地下水低品位热能的梯级利用,即先利用地下水预热新风,再进入地下水源热泵机组二次利用,提高了地下水热能的利用率并显著节省机组能耗。分析新系统工作原理及供热空气处理方法,运用DeST软件对夏热冬冷和寒冷地区4个典型城市（武汉、常德、北京、郑州）的某学术交流中心在整个供暖季（120 d）的逐时热负荷进行模拟,并与传统地下水源热泵空调系统的供热特性及能耗进行比较。新系统能耗远远低于传统地下水源热泵空调系统并且适用于我国夏热冬冷地区和寒冷地区,节能率均超过50%,且夏热冬冷地区节能效果更好。     

蓄热过程强化技术的应用研究进展

蓄热技术可以有效克服供能端与用户端在时间和空间上的不匹配问题,是提高能源利用率的重要手段之一,但是当前的蓄热技术存在蓄、放热速率较低等问题。鉴于此,本文综述了过程强化技术在蓄热中的应用。首先介绍了各类蓄热技术,包括显热蓄热、潜热蓄热以及热化学蓄热,并且从蓄热密度、蓄放热速率以及技术可行性上对各类蓄热技术的优缺点进行了比较;其后,重点回顾了代表性过程强化技术在蓄热系统中的应用,包括结构优化、材料改性以及梯级蓄热;通过分析可以看出,过程强化技术可以对蓄热过程中的传热传质进行强化,极大地提高蓄热系统的蓄放热效率。最后,本文就蓄热技术发展趋势进行了展望,蓄热系统将朝着紧凑、高效的方向发展;在未来的发展中,蓄热技术与能源互联网的结合是应用研究的重点之一。     

煅烧炉余热利用率的技术创新

采用新型有机热载体炉与蒸气发生器配套使用,利用煅烧炉排出的高温烟气,通过热媒交换炉将导热油加热,通过管道送至炭素生产工艺中的沥青熔化、混捏等用热设备,改变了传统采用蒸气加热方式,节约能源。经过热媒交换炉后的导热油,通过蒸气发生器产生饱和蒸气,满足生产、生活用气。采用热媒加热后,提高了沥青熔化温度,改善了产品质量,提高了生产效率,解决了公司供气不足的局面。通过技术革新,综合利用能源,减少了环境污染,煅烧炉余热得到了充分的利用,提高了经济效益。     

冶炼烟气制酸中清洁生产的过程分析

介绍了冶炼烟气制酸行业的清洁生产现状。着重分析了冶炼烟气制酸过程中的污染物成因及热能利用情况,针对性提出了减少污染物外排、提高热能利用与节能的方案,为相关企业实现清洁生产的目标提供了参考。