低温热泵干燥装置的技术方案分析

低温热泵干燥装置在化学品、食品、药品、农副产品的干燥中具有广泛需要。给出了基本型、真空型和吸附剂型三类低温热泵干燥装置,对其结构、工作原理和特性进行了简要分析。分析表明,在初投资方面,基本型最低,真空型最高;在能源效率方面,真空型最高,基本型最低;吸附剂型在初投资和能源效率方面均居中。上述工作可为低温热泵干燥装置的设计提供较好的参考。     

低温位废热回收与液化天然气冷能利用的集成研究

Two novel thermal cycles based on Brayton cycle and Rankine cycle are proposed, respectively, which integrate the recovery of low-level waste heat and Liquefied Nature Gas （LNG） cold energy utilization for power generation. Cascade utilization of energy is realized in the two thermal cycles, where low-level waste heat,low-temperature exergy and pressure exergy of LNG are utilized efficiently through the system synthesis. The simulations are carried out using the commercial Aspen Plus 10.2, and the results are analyzed. Compared with the conventional Brayton cycle and Rankine cycle, the two novel cycles bring 60.94% and 60% in exergy efficiency, respectively and 53.08% and 52.31% in thermal efficiency, respectively.     

低阶煤低温干馏高效采油技术研究进展

低温干馏技术作为低阶煤清洁高效和科学分级利用的核心技术,已经得到国内外广泛关注。但是现有工业化应用的煤低温干馏技术存在采油率低和原料粒度要求高等问题,开发新型低温干馏高效采油技术已成为我国低阶煤利用研究的重点。本文主要从低温干馏炉的结构特征、生产原料、干馏产品、能量利用率和采油率等几个方面对国内外典型煤低温干馏炉及干馏技术进行了比较和讨论;介绍了作者课题组研究开发的低温干馏高效采油技术及其特点。分析认为,干馏炉的大型化、自动化和高效环保化;高温半焦和荒煤气热能的回收利用;粉煤资源的综合利用;干熄焦新技术;快速干馏、催化干馏技术等低温分级转化技术的研究开发是低温干馏技术今后研究开发的主要方向。     

塑料包装废弃物回收处理及进展

塑料包装废弃物的处理方法基本上可分为填埋、焚烧及回收再生利用。填埋是把垃圾作为废物处理,对垃圾资源的利用率低,不符合国家可持续发展战略。焚烧法可将不能再次利用的混杂塑料在焚烧炉中焚化,由其产生的大量热量可再次充分利用。但焚烧的过程中会产生大量的有害气体,对环境及人体造成危害。回收再生利用包括机械再生利用和化学再生利用。机械再生利用包括直接再生利用及改性再生利用;化学再生利用主要有热分解和化学分解两类。塑料再生利用是国家解决资源短缺的一个重大战略问题,我国废塑料回收利用前景看好。     

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。     

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。     

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。     

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。     

旋风快速分散干燥及热风回用技术在裂化催化剂气流干燥中的应用

介绍了一种应用于裂化催化剂气流干燥中的旋风快速分散干燥及热风回用技术,该技术结合了旋转闪蒸干燥技术和直管气流干燥技术的特点,具有体积传热系数大、热效率高、热风用量少和设备故障率低等优点。外排热风采用多管分配回用于热风炉内,大幅度提高了能源利用效率,每吨产品能耗降低30%。工业应用表明,该技术是先进、可靠的成套气流干燥技术。     

炼油及石油化工企业的能源优化技术

总结了国内炼油及石油化工企业使用的系统能源优化技术与工具,包括能耗计算与评价、能源资源的综合优化利用、热集成方法、能量平衡与用能分析、蒸汽动力系统优化、低温余热的回收利用和各种计算机软件等,分析了存在的不足之处,提出了今后发展的建议。     

以燃煤废气为热源的LNG冷能三级利用系统

随着化石燃料的日益枯竭,回收工业过程中产生的低温余热已成为一种利用能源的重要方式,针对能量回收再利用的问题,将低温燃煤废气（70℃）及LNG（-162℃）冷能进行联合利用,以朗肯循环为基础,设计了一种可以在发电的同时,对CO₂进行液化的LNG冷能三级式利用系统。详细分析了膨胀机入口压力和温度对LNG冷能三级式利用系统热力性能的影响,确定了循环参数,利用HYSYS进行模拟计算,并与之相对应的LNG冷能二级式利用系统进行比较。结果表明：设计的三级式系统发电单元的热效率及（火用）效率较二级式系统分别提升了57.74%及36.67%;三级式系统总净输出功较二级式系统提升了61.16%,按90%发电效率,0.5元/（kW·h）电价计算,三级式系统每年可带来约52万元的经济效益,CO₂液化量为1580kg/h,每年可减排约CO₂ 1.365×10⁴t,具有可观的经济效益和较好的减排效果。     

国内炼油企业低温热利用现状

综述了近年来国内炼油企业为降低企业能耗、提高经济效益而普遍开展的低温热综合利用现状，着重介绍了常减压装置、催化裂化装置、焦化装置、加氢装置及蒸汽凝结水等主要低温热源的回收利用情况。从现有情况看，国内炼油企业节能降耗成果显著，并取得了良好的经济效益和社会效益。     

有机朗肯循环在多品位余热发电中的应用

低温余热的充分利用能够有效提高能源的利用效率、降低生产企业的能耗。本文以含硫天然气净化厂生产过程产生的余热为研究对象，对余热资源品位、余热回收潜能进行了分析和评价。通过对不同的余热发电方案进行分析对比，提出了以有机朗肯循环（ORC）为基础的多品位余热发电方案（MG-ORC），并对该发电方案进行了热力学分析。借助正交实验手段和多目标优化方法，对不同循环工质条件下MG-ORC发电方案的性能进行了对比分析，结果表明：工质R-600较其余4种工质表现出更优的综合性能，MG-ORC发电系统热效率为17.7%，净输出功率约2600kW。MG-ORC发电方案能够有效合理利用含硫天然气净化厂产生的余热，实现了能源的按质用能和梯级利用。     

Integration of Photovoltaic Cells in Solar Drying Systems

Photovoltaic (PV) cells have not been sufficiently used in drying processes in the past, particularly for solar drying, due to their high price and low efficiency. This is now changing due to the important scientific and technological recent developments in the PV field. An increase in the number of published scientific works related to the integration of PV cells is clearly visible. It is revealed that PV cells are integrated in drying systems for two essential reasons. The first relates to their use as a part of the solar collector (generally solar air collector), which permits an improvement of their low efficiency. As a result, and in most of the studied cases, the total solar collector efficiency has reached 70%. The second reason relates to the recycling of the electrical energy consumed by other drying system components such as fans. The recycled electrical energy was directly used for instant energy consumption or stored in batteries. The main application of PV cells is their use in direct- and indirect-type forced convection dryers, generally for food and herb drying. In a study case, an economic analysis has shown that payback is dependent on the ratio of the PV cell surface to the total solar collector surface, with the possibility of an optimum payback in less than one year. In another study case, an additional heat pump significantly improved the performance of the photovoltaic–thermal (PV/T) solar dryer, reaching an efficiency of 70%. A proper design of solar drying plays an important role in attaining optimum results. In this case, particular care is given to the design of solar dryers with a detailed presentation of the influence of the different parameters such as the surface of the PV cell, geographical location, and materials used. For most of the presented systems, efficiency is calculated after application of the heat and mass balance for each solar dryer compound.     

沼气工程罐内盘管加热传热速率与效率分析

国内沼气工程中广泛采用的加热方式--罐内盘管加热。从热力学角度出发,基于热力学第一、第二定律,对影响罐内加热的各因素从传热速率与传热效率方面进行分析。研究表明,从传热速率-总传热系数角度分析,选用热导率在 15 W·m^-1·K^-1以上的厚管壁管径,同时采用低转速的搅拌方式能实现最大化的传热速率。另外,从传热效率-有效能角度对传热过程进行能耗分析,在逆流搅拌下,提高冷物料进口温度可以减少换热的不可逆性,可增加传热过程有效能的利用率。研究结果为实现沼气工程罐内加热过程传热速率与效率统一,达到能量的最优化利用提供理论参考。     

蒙东褐煤热解技术工业应用进展

蒙东褐煤占我国褐煤储量的83%,是蒙东地区的主要能源。低温热解技术条件温和、产品用途广、经济效益高,是加工蒙东褐煤的主要途径之一。但由于褐煤块煤率低、含水量高、热碎严重等特性以及现行环保产业政策持续趋紧,使褐煤低温热解工业化项目存在原料利用率低、生产连续性差、环保不达标等问题。本文介绍了目前蒙东地区应用的热解技术包括低阶煤转化技术（LCC）、连续干馏热解定位提质技术（LCP）、带式炉低温干馏技术、GF-1型褐煤提质技术、SJ低温干馏方炉热解技术和气-固错流热解技术,分析了各项技术的运行情况、优势和不足。通过对比各项技术在原料要求、传热方式、熄焦方式、能量利用率和产品性质等方面的特点,明确了各项热解技术的炉型选择、原料煤粒度和热解产品利用等方向,提出了蒙东褐煤热解技术在工业化应用过程中需实现原料优化、能量优化、产品多元化和废弃物资源化的发展要求。     

硫酸工业废热利用现状分析及评价指标研究

介绍了硫酸装置高、中、低温位热能回收利用的现状及技术进展。探讨了废热回收评价指标及利用原则。在废热利用过程中应将热平衡分析与能级分析方法结合,综合热效率与能级差这两个指标分析装置废热回收利用情况,以制定优化废热利用方案及节能措施。     

完全连续式生物质水热转化系统的研发趋势

生物质水热转化技术具有原料适应性好、成本低、转化效率高的特点,使其具有未来工业化生产生物原油和化学品替代化石燃料的巨大潜力。本文综述了目前生物质水热转化连续式系统的研发进展,指出目前研发系统的主要环节部分仅水热反应器基本实现了连续化反应,而其他环节如原料进料、产物分离尚未实现连续化运行。分析表明,未来的生产模式要求具备效率高、能耗低、环保和节能等特点,才能实现商业化。本文提出了一套面向未来的完全连续式生物质水热转化系统模式。该系统可以实现包括生物质原料预处理、喂料/泵送、水热反应及产物分离各环节能完全连续化运行。同时,系统在产物分离过程中通过对关键水相产物反复循环回用进行热交换,实现更高的热效率实现节能;其次,通过水相产物的热量回收和水相产物循环回用实现过程水排放更加环保。通过分析实现此系统所需关键部件的研发进展,对该系统面对未来的商业化可能性提供了一种启示。     

热能在乙烯厂生产中的合理利用

蒸汽动力系统是石化企业的重要组成部分,为整个生产过程提供蒸汽、电力等公用工程。由于生产中产品品种变化及季节不同,必然引起公用工程用量的变化,相应的蒸汽动力系统能否适应所发生的变化,是否具有可调性,将决定企业的产品成本、经济效益和能源利用程度。热能合理利用成为工厂深入挖潜、节能增效的一项重要工作。