煤制天然气气化单元的数值模拟

为生产煤制天然气,本文采用HSC化学热力学计算软件进行了煤气化单元的数值模拟。通过改变反应温度、压力及气化剂水蒸气的供入量,分析煤气化产物可用于甲烷化的有效组分(CO,H2,CO2,CH4)摩尔分数的变化规律,同时结合相应的能源转化效率优化工况参数,降低甲烷化的氢气补充并提高转化效率。结果表明,煤制天然气煤气化单元中的运行参数最优选择为1.5 MPa,900℃;煤及气化剂输入量为n(煤)∶n(水)=1∶2;煤气化产物中有效气摩尔分数达96.97%,n(CO)∶n(H2)生成速率为1.5~1.8。该结果可以用于指导煤制天然气的实验研究。     

液化天然气冷能发电复合流程的构建及能效分析

为了探究液化天然气(LNG)冷能发电和NG(天然气)烟气的余热回收,提出由级联朗肯循环与LNG直接膨胀构成的一体化工艺流程.根据LNG气化过程中物理释放特性,结合NG烟气余热特点,确定工艺流程中各个节点的热工参数,开展工艺流程的热力学分析,以论证工艺流程的理论可行性.对LNG气化压力对系统热力学性能的影响进行分析.研究结果表明,LNG直接膨胀与朗肯循环一体化工艺符合热力学基本定律,具有理论可行性,是LNG冷能发电的有效途径之一.在一体化系统中,LNG冷能发电量为55.52kW·h/t,烟气余热回收效率为41.17%,冷能利用的效率为16.25%.主要的损失集中于各个换热器上,占系统总损失的87.86%.随着LNG气化压力的增大(0.2~2.0 MPa),系统的损失降低,系统的效率升高.     

生物质基合成气合成甲醇的热力学模拟研究

为了指导生物质气化合成气的目标组成,为生物质间接液化制取甲醇技术提供必要的理论参考依据,基于Aspen Plus软件平台对生物质基合成气合成甲醇的热力学进行了模拟计算与分析.计算了不同温度、压力和初始组成下反应体系的平衡组成,及其对CO、CO2平衡转化率和甲醇平衡收率的影响.并以4种不同组成的生物质合成气为初始原料,对甲醇合成的热力学分析结果进行了比较.结果表明,降低反应温度增大系统压力有利于生物质基合成气的转化;生物质合成气的初始组成是甲醇合成的重要影响因素,提高原料气中的H2/(CO+CO2)量比比例,降低CO2/CO量比比例,有利于提高甲醇的产量.     

生物质高温气流床分级气化特性

为了满足生物质间接液化中对合成气组成的要求,特别是H2与CO体积比要达到1.0~2.0,采用生物质低温热解炉结合高温气流床的生物质分级气化系统,研究气流床分级气化方式对生物质气化合成气的影响.针对温度、一次气化时间等因素,研究合成气组分、H2与CO体积比、碳转化率、气化效率以及焦油质量浓度等方面的变化情况.结果表明,生物质分级气化和温度的升高均能够提高H2与CO体积比.生物质分级气化系统的最佳工况是一次气化时间为0.6s,当气化温度为1 100℃时,此时气化效果最好,气化效率达到75%,H2与CO体积比可达1.22,碳转化率达到96.3%.分级气化合成气中焦油质量浓度比传统气化明显减少,从5.46g/m3降低到了50mg/m3.     

天然气蒸汽转化环状催化剂孔结构的改进

为了提高天然气蒸汽转化环状催化剂的活性 ,利用开孔剂和成孔剂对传统转化环状催化剂的孔结构进行了改进 ,优选出开孔剂SJ和成孔剂 2A3H。实验结果表明 :适宜的SJ粒度为 2 0 0～ 30 0 μm ,含量为 5 .0 % ;成孔剂 2A3H的含量为 1 5 .0 %～ 1 8.0 %。研制的改进型环状转化催化剂的强度能够满足工业要求 ,与传统环状转化催化剂相比 ,在同样的反应条件下高温活性提高 2 7%～ 30 %。     

基于LNG冷能的双循环⁃卡琳娜冷电联供系统

随着我国对生态文明建设的快速推进,回收工业余热、开发清洁能源等能源利用方式逐渐受到市场的广泛关注。设计了一种基于LNG冷能利用的双循环⁃卡琳娜（DORC⁃KC）冷电联供系统,并在此基础上提出了降低工业余热中酸性气体排放的新方法。通过构建系统热力学模型,对影响系统碳捕集的关键热力学参数进行了详细分析。结果表明,双循环中的顶循环采用环戊烷为工质,提升蒸发温度和蒸发压力,系统的最大净输出功为367.9 kW,热效率为33.29%;在卡琳娜循环中,工质流量和浓度等因素对系统效率产生积极的影响,其最佳热效率和冷㶲回收效率分别为15.42%和20.65%。压缩压力的降低,减少了循环水的冷却量,提高了CO2的液化量。当压缩压力为472 kPa时,系统的㶲效率最大,为34.30%,碳捕集率为47.00%,循环水回收量为167 616 t。     

一种由2-辛烯制备正壬醇的工艺

以2-辛烯及合成气为原料,甲苯为溶剂,乙酰丙酮二羰基铑与三齿膦配体形成的络合物为催化剂,经氢甲酰化反应合成了中间产物正壬醛;正壬醛经兰尼镍氢化还原制得正壬醇. 确定了催化剂的用量、反应温度和反应压力等的最佳工艺条件． 结果表明:对于氢甲酰化反应,当底物质量分数为30％,催化剂（以铑计）用量为底物质量的0.2％,乙酰丙酮二羰基铑、三齿膦配体摩尔投料比为1∶4,合成气充入压力为1 MPa,反应温度为120 ℃时,2-辛烯转化率可达80％,产物中正壬醛比例可占98.3％;加氢还原反应中,催化剂的用量为底物质量的3.0％,氢气压力为4 MPa,120 ℃反应3 h,正壬醛转化率可达99.8％. 目标产物经核磁共振氢谱、碳谱进行了表征．     

基于LNG冷与燃料电池余热利用的TRCC串联系统

提出一种基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)和跨临界二氧化碳循环(transcritical carbon dioxide cycle, TRCC)的联合发电系统,采用跨临界二氧化碳循环来回收SOFC的排气余热,同时利用了LNG冷量。建立该系统的数学模型,分析参数变化对系统性能的影响。结果表明,在设计条件下, SOFC、TRCC和整个系统的热效率分别为64.2%、22.4%和74.1%,系统热效率随着燃料电池入口温度增加而增加,以及水蒸气碳比的增加而降低;系统热效率随着TRCC的透平入口压力的升高而升高。     

生物质气催化合成甲醇的实验研究

为了探索秸秆类生物质转化为燃料甲醇的工艺条件,采用热化学方法将玉米秸秆裂解为秸秆燃气,对该燃气进行优化实验,制备出秸秆合成气.在直流流动等温积分反应器中,使用国产C301铜基催化剂,对催化合成甲醇的反应压力、反应温度、秸秆合成气组成进行优化实验研究.结果表明:合成甲醇的最佳反应温度和反应压力分别为230℃和5 MPa,秸秆合成气适宜组成为10.49%CO,8.8%CO2,40.49%H2,0.95%CnHm,37.32%N2.     

基于LNG冷与燃料电池余热利用的TRCC串联系统

提出一种基于固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell, SOFC)和跨临界二氧化碳循环(transcritical carbon dioxide cycle, TRCC)的联合发电系统,采用跨临界二氧化碳循环来回收SOFC的排气余热,同时利用了LNG冷量。建立该系统的数学模型,分析参数变化对系统性能的影响。结果表明,在设计条件下, SOFC、TRCC和整个系统的热效率分别为64.2%、22.4%和74.1%,系统热效率随着燃料电池入口温度增加而增加,以及水蒸气碳比的增加而降低;系统热效率随着TRCC的透平入口压力的升高而升高。     

飞机燃油箱催化惰化系统稳定氧浓度特性

为实现燃油箱内的催化惰化过程平稳可控,在耗氧型催化惰化系统流程基础上,以燃油箱气相空间气体组分为基准,基于质量守恒和能量守恒方程,建立系统流程数学模型,通过推导出稳定氧浓度与流量比的关系式,以此建立稳定氧浓度特性模型,并揭示稳定氧浓度与补气流量、放热功率、产水速率等不同性能参数的内在联系。结果表明：存在着稳定氧浓度为0%的流量比区间,在这个区间内稳定氧浓度不随流量比的变化而变化,且该区间随着催化反应器效率的提高而增大;提高稳定氧浓度可以有效的降低催化反应器的发热功率和产水速率,在本研究计算条件下稳定氧浓度从1%提高到9%,发热功率和产水速率下降了36.1%;稳定氧浓度与流量比的对应关系受燃油类型的影响,蒸汽压越高的燃油在相同工况下需要更大的流量比才能维持同一稳定氧浓度;海拔高度和飞机爬升速率会对稳定氧浓度产生影响,在流量比不变的情况下,稳定氧浓度随着海拔高度的增加而降低,且爬升率越大稳定氧浓度的下降速率越快。     

火电机组SCR脱硝系统热量平衡分析

火电机组SCR脱硝系统可有效脱除NOx污染物,但脱硝系统的引入对锅炉的运行将产生一定的影响,主要体现在对锅炉尾部受热面温度分布的影响以及对锅炉效率的影响等方面。针对SCR脱硝系统的热量平衡进行了分析,利用热力学方法从反应放热导致的烟气温升,稀释风吸热导致的烟气温降,反应器及其烟道散热以及漏风导致的烟气温降四个方面分析了烟气经过脱硝反应器后的温度分布情况,并对锅炉排烟热损失和锅炉效率进行了分析计算。最后针对典型600 MW机组和1 000 MW机组的设计数据进行了验证计算,计算结果表明,烟气经过脱硝反应器后温度降低小于2℃,锅炉排烟热损失和锅炉效率的变化量小于0.05%,与工程试验数据基本符合。     

甲烷制备高纯度氢气的实验研究

对甲烷制备可供质子交换膜燃料电池(PEMFC)用的高纯度氢气进行了实验研究，得出了不同蒸汽／碳比值时甲烷的转化率、不同过量空气系数对制备气体成分的影响、不同压差时氢气在选择性膜中的渗透率以及不同系统压力对氢气反应焓的影响规律．研究结果表明，在蒸汽与甲烷中的碳比例一定时，蒸汽重整反应器内的反应速率和它出口处CO的浓度，随甲烷的流量的增加而提高．提高甲烷蒸汽重整系统的工作温度和压力，可以提高甲烷的转化率，在S／C比值不变的情况下，仅提高温度可提高甲烷的转化率约10％；而将工作压力由0．1MPa提高到0．6MPa，甲烷的转化率提高约21％．甲烷的理论转化率为84．6％，本文实验研究中的最大实际转化率为78．03％，实验研究系统的系统完善度为92．23％，说明该系统还有待完善之处，还可以进一步提高甲烷的转化率．增大PEMFC中选择性膜两侧的压差或提高氢气的纯度，均利于提高氢气混合物的渗透率．该研究为制备符合PEMFC使用条件的氢气提供了可靠依据，同时为综合利用煤层气提供了新的途径。     

二甘醇乙烯基醚连续合成工艺研究

以乙炔和二甘醇为原料、二甘醇钾为催化剂,采用固定床反应器及气液非均相反应工艺,连续合成二甘醇单乙烯基醚和二甘醇双乙烯基醚,通过单因素调优确定了适宜反应条件:操作空速0.3～0.4 h-1,系统压力≥0.6 MPa,操作温度175℃,钾浓度约2%,二甘醇转化率≥75%,产品总收率≥72%.     

主汽压变化对汽轮机热耗率影响的修正分析

以火电厂热经济性的统一物理模型和数学模型为基础,根据多元扰动下的热力系统能效分析模型得到主蒸汽压力对热耗率修正的计算模型,并以某660 MW机组为例,计算并绘制了三阀全开工况下主蒸汽压力对热耗的修正曲线,与厂家提供的曲线进行对比,主蒸汽压力计算区间为23.8～24.6 MPa,当主蒸汽压力为23.8 MPa时误差达到最大为0.058 32%,能够满足工程实际的需要,验证了模型的正确性。计算并绘制了不同工况下主蒸汽压力对热耗的修正曲线,分析得出负荷越低,主蒸汽压力的偏离对热耗率的影响越大。     

新型吗啉合成催化剂在3000t/a合成反应器的工业应用评价

采用自行研制开发的Ni-Cu-Mg/Al2O3催化剂,在3 000 t/a合成反应器上进行了工业应用,并得出了吗啉生产的最佳工艺操作参数:初期操作温度206℃,床层的温升13～18℃,二甘醇操作空速0.10 h-1,循环气空速1 670～1 780 h-1,合成操作压力1.55 MPa.二甘醇基本实现全转化,合成收率≥88%,过程总收率超过84%.     

天然气压力能利用与空气分离的集成工艺研究

为了有效回收天然气压力能,降低空气分离过程的能耗。利用Douglas系统分割理论获得高压天然气压力能,利用与空气分离的集成原理构建了新型氮膨胀制冷的空气分离流程,将高压天然气压差制冷取代原始流程的氮气外循环制冷。采用了Aspen Hysys软件及分析方法对新旧流程进行模拟计算,结果表明:相同工况下集成工艺可降低约58%的单位液态产品能耗,且效率由35.6%提高至52.5%。将高压天然气压力能回收用于空气分离,可有效降低空气分离产品的生产成本,提高有效能的利用率,具有良好的节能效益。     

催化燃烧炉近零污染排放和其技术利用的研究

催化燃烧是一个异相氧化过程,它的优点在于燃烧的排放接近零污染.贫甲烷/空气混和物在镀贵金属催化剂蜂窝状支撑物上的燃烧使多相燃烧的温度足够支持单相燃烧,这使近零污染排放和高稳定共存.燃气与空气之间的比例关系对系统的辐射效率有相当大的影响,通常燃料选择天然气,随着天然气与空气比的增大燃烧系统的辐射效率降低.常规燃烧只存在于理想的燃料空气比中,叫作可燃性界限.催化燃烧无如此严格,且在设计燃烧时几乎无限制.并对其利用进行了分析.     

燃烧室结构对XN2100双燃料发动机性能的影响

对一台XN2100柴油一天然气双燃料发动机采用了三种燃烧室结构进行性能对比试验,并采集示功图,进行燃烧放热规律的计算和分析.结果表明,燃烧室形状和压缩比对双燃料发动机的燃烧压力、压力升高率、燃烧放热率的影响较大,燃烧室适当缩口和压缩比适当增大对双燃料发动机的燃烧过程有利,能够提高天然气的替代率,改善双燃料发动机的性能.     

分布式热泵调峰型热电联产烟气余热回收系统评价

为尽可能地提高燃气供热能力,分布式热泵调峰技术在热力站处二次网侧采用热泵进行供热调峰,同时利用热泵原理降低一次网回水温度,为热源处低温余热回收创造有利条件,进而提高系统供热效率.为了评价分布式热泵调峰技术在集中供热系统中的可行性和应用效果,以一套二拖一大型9F级燃气蒸汽联合循环背压供热机组为例,对分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统和常规燃气锅炉调峰供热系统在设计工况及运行工况下进行比较.在系统输入燃气量不变的前提下,新系统较低的回水温度有利于回收更多的烟气余热,在提高系统供热能力、降低供热能耗方面具有优势.节能性和经济性分析表明,该系统供热能耗降低6%,动态增量投资回收期为3.1 a,可实现良好的节能、环保和经济效益.