循环水流量对ORC余热发电系统性能影响的试验分析

基于实验室3 kW有机朗肯循环(ORC)低温余热发电试验装置,参考石化行业能耗设计标准将循环水作为耗能工质,采用总能系统方法进行能耗分析,对比了不同热源温度下不同分析边界的系统及主要设备的热力学性能。结果显示:发电机输出功、膨胀机输出功、ORC子系统净输出功、ORC子系统热效率和?效率均随着热源温度和循环水流量的增加而增加;不同热源温度下,最大系统净输出功与最大系统?效率出现的工况一致。本试验在热源温度为120℃时取得最大系统净输出功0.731 kW和最大系统?效率11.81%,此时对应循环水流量为1.629 t·h~(-1)。该研究为ORC余热发电系统性能与能耗分析提供了参考。     

Ni载体整体煤气化链式燃烧联合循环性能

本文将具有分离CO₂的链式燃烧技术与整体煤气化联合循环(IGCC)技术结合,构成整体煤气化链式燃烧联合循环系统,对系统性能进行了模拟研究。结果表明,采用德士古气化工艺、空气反应器出口温度1200℃,NiO/NiAl₂O₄作载氧体,压气机压比17、补燃后透平初温(TIT)1350℃、冷却空气量12％时,系统净效率39.61% HHV（41.55%LHV）,CO₂排放量126 g·kW^-1·h^-1。补燃温度1350℃,空气反应器温度由1000℃升高到1200℃,CO₂的回收率提高约23％,系统效率由40.3%降低到39.61％;补燃温度由1200℃提高到1500℃,系统净效率由37.4%增加到40.8%,CO₂的排放量从3g·kW^-1·h^-1增加到202 g·kW^-1·h^-1;补燃温度一定,压比增大,系统比功减小,CO₂排放量增加,效率先增大后减小,存在最佳压比.     

共沉淀法制备铜钴基低碳混合醇催化剂

采用分步连续共沉淀法制备系列K改性的铜钴基催化剂,并对催化剂催化活性进行考察。结果表明,在钴铜质量比1∶1、K_2CO_3质量分数1%、pH=7.2和反应温度310℃条件下,催化剂催化活性最佳,CO转化率65.74%,液相产物中C_(2+)OH产量0.062 g·(m L·h)-1,C_(2+)OH质量分数18.95%。     

燃煤电站湿式电除尘器对PM_(2.5)、SO_3和Hg的脱除性能及排放特性

对典型装机容量机组湿式电除尘器的PM_(2.5)、SO_3及Hg的脱除性能进行了分析,并研究了PM_(2.5)、SO_3及Hg的排放特性。结果表明,湿式电除尘器对PM_(2.5)、SO_3和Hg的脱除效率分别能达到78%,62%和58%以上,PM_(2.5)排放绩效在6.00¹5.00 mg/(kW·h)之间,SO_3排放绩效在3.0015.00 mg/(kW·h)之间,SO_3排放绩效在3.00²4.00 mg/(kW·h)之间,Hg排放绩效在11.0024.00 mg/(kW·h)之间,Hg排放绩效在11.00²6.00μg/(kW·h)之间。通过非线性回归模型模拟得出湿式电除尘器出口PM_(2.5)、SO_3、Hg的排放绩效计算模型,降低了燃煤机组烟气中PM_(2.5)、SO_3、Hg排放总量预估的难度。     

Co改性活性炭吸附NO的实验研究

采用Co(NO_3)_2对活性炭进行改性,考察浸渍浓度和吸附温度等条件对活性炭吸附NO性能的影响,并对已吸附NO的0.3 mol·L~(-1)的Co(NO_3)_2改性活性炭进行再生。通过BET、SEM、吸附等温线和FT-IR表征样品的比表面积、颗粒形貌和表面官能团。结果表明,当浸渍溶液浓度为0.3 mol·L~(-1)时,吸附效果最佳,80 min时吸附效率达88.90%。活性炭的吸附效率随着温度升高而降低,用0.3 mol·L~(-1)Co(NO_3)_2改性的活性炭在200℃时的吸附效率大于90%,并可持续50 min。SEM和FT-IR表征结果表明,在Co(NO_3)_2改性的活性炭表面和孔隙生成了Co_3O_4,促进NO催化氧化为NO_2并进行吸附。加热再生后的0.3 mol·L~(-1)Co(NO_3)_2改性活性炭对NO的吸附效率在60 min内仍高于88.90%,再生效果较好,可持续再生利用。     

30kW微型燃气轮机余热利用设计研究

以30 kW微型燃气轮机(简称"微燃机")为基础,开展了烟气余热的变工况性能参数研究,并针对烟气余热温度变化规律,对比了几种常用有机工质的性能,选取适宜的工质计算了烟气余热用于有机工质发电的系统总效率。结果表明:(1)30 kW微燃机输出功率3~30 kW时烟气温度在129~250℃变化,烟气余热量在31.24~84.77 kW变化,烟气热量?在278.42~139.95 kJ/kg变化。(2)30 kW微燃机烟气余热采用R245fa为介质发电可将系统总效率提高5.52%~3.43%。     

枯草芽孢杆菌产中性蛋白酶发酵条件的优化

选用玉米粉、豆饼粉、KH_2PO_4及Na_2HPO_4为基础配方,通过单因素实验对枯草芽孢杆菌发酵产中性蛋白酶的发酵培养基、培养条件、发酵条件进行优化。确定了优化的发酵培养基为:20g·L~(-1)甘油,30g·L~(-1)豆饼粉,2mmol·L~(-1)氯化钙,0.3g·L~(-1 )KH_2PO_4,4g·L~(-1 )Na_2HPO_4;优化的培养条件为:培养温度30℃,接种量5%。调控发酵培养基pH值7.0控制发酵,发酵24h酶活达到7 344U·mL~(-1)。进行流加甘油实验,培养温度30℃,发酵过程控制pH值7.0,调整转速和通风量控制溶氧30%～35%,接种量5%,经过30h发酵,酶活达到10 654U·mL~(-1),较未补料提高了45%。     

新型双流化床炉内NO_x生成特性数值模拟

运用煤燃烧及NO_x生成的详细化学反应机理,通过搭建一维化学反应器网络(1D-CRN),对一个新型双流化床(DCFB)内燃料型N转化为NO_x的基元化学反应进行了敏感性分析并讨论了反应温度、过量空气系数以及一、二次风配比对燃料型NO_x生成的影响。研究发现,在相同条件下,循环流化床炉膛出口的NO_x排放值为224.48mg·m~(-3),而双流化床炉膛出口的NO_x排放值为97.29 mg·m~(-3),双流化床对于燃料型NO_x的减排幅度达到了56.66%。此外,促进NO_x生成的基元反应主要有R398(NH_2+O→HNO+H)、R1-N-1(N-Vol→NH_3+HCN)、R569(NCO+O_2NO+CO_2)、R17(H+O_2O+OH)等反应,而抑制NO_x生成的反应包括R411(NH_2+NON_2+H_2O)、R412(NH_2+NONNH+OH)、R570(NCO+NON_2O+CO)、R571(NCO+NON_2+CO_2)以及R5(Char+NO→Char+N_2+O_2)和R6(Soot+NO→n Soot+N_2+CO)等反应。这说明反应区域氧气浓度是影响NO_x生成的关键,低氧浓度可抑制燃料N向NO_x转化。另外,NO_x生成值随着反应温度的升高而降低,但随着过量空气系数和一次风所占比例的增大而增加。     

响应面法优化新型曝气装置的充氧条件

基于静态变螺距螺旋切割原理自主研发了一种高效低耗、易操作的新型溶氧曝气装置。运用响应面法研究了空气流量、液体流量、水体深度对标准氧转移系数、氧利用率和理论动力效率的影响。结果表明,当空气流量为0.5 m~3/h、液体流量为10 m~3/h、水体深度为0.3 m时,新型溶氧曝气装置的标准氧转移系数、氧利用率、理论动力效率分别为1.4394 min~(-1)、37%、7.4388 kg O_2/(kW·h);装置较传统曝气设备具有显著优势。粒径分布测定结果表明,61.31%的气泡粒径集中在0.1μm以下,37.27%的气泡粒径集中在20～75μm,表明新型曝气设备所产生的气泡属于微纳米气泡;该装置可用于水体增氧、养殖、黑臭水体修复和污水处理等方面,应用前景广阔。     

CO耐硫甲烷化MoS_2/Si-ZrO_2催化剂的失活原因研究

采用等体积浸渍法制备MoS_2/Si-ZrO_2催化剂,并对其CO耐硫甲烷化的催化活性稳定性进行评估。结果表明在2H_2∶2CO∶1N_2(摩尔比)、反应压力2.5 MPa、反应温度450℃、硫含量0.01%及质量空速6000 ml/(g·h)的反应条件下,100 h后CO转化率下降11%。深入进行氢气程序升温还原(H_2-TPR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(RS)、等离子体发射光谱(ICP-OES)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、热重分析(TGA)以及元素分析等表征后,发现反应后催化剂表面无明显积炭,但出现了明显的团聚现象。而催化剂失活的根本原因是硫流失的发生,导致具有催化活性的桥键S_2~(2-)物种转变为S~(2-)物种和H_2S。     

催化裂化余热锅炉系统火【用】分析

利用炯分析方法对催化裂化余热锅炉进行了综合炯效率分析,分析了余热锅炉系统在运行中的炯效率表达式;并且用此方法进行了实例计算与分析,得出了余热锅炉在实际运行中有效能利用情况,对余热锅炉炯效率的影响因素进行了定性分析,确定了炯损失的关键环节为排烟炯损失和温差传热炯损失;通过针对性的优化方案对余热锅炉进行改造,若使其排烟温度降至150oC时,余热锅炉系统炯效率将提高10．4％。     

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%。     

25000 t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的设计及优化分析

以25000 t LNG燃料动力化学品船为研究对象,在分析及评估原船废气余热利用系统以及高温冷却水系统用能水平基础上,针对船舶发电、海水淡化、冷库及空调等需求,综合考虑原船余热资源及未加以利用的LNG冷能,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了五种能量系统梯级利用方案。通过HYSYS软件模拟计算和对比分析,从（火用）效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+高温冷库+空调系统经济性最好,所形成的新设计系统经优化后（火用）效率可提高至62.87%,每年经济收益可达1227.85万元。     

利用LNG冷能的有机朗肯循环系统的工质研究和变工况性能分析

以LNG冷能和废热源驱动的有机朗肯循环可以提高系统的能源利用率。通过流程模拟软件HYSYS对使用不同工质的朗肯循环系统进行了模拟分析,结果表明,丙烷是用于低温朗肯循环最合适的工质。循环工质的蒸发温度高低对系统的净输出功及效率影响较为明显,废热烟气的流量或温度的提升有助于改善系统的性能。选定一个合适的冷凝温度,既能保证系统单位质量LNG所能输出的净功在一个合理的范围内,又可以改善系统效率。     

涡轮增压柴油机余热利用的有机郎肯循环烃类高温工质热力学分析

通过能量分析和㶲分析,对涡轮增压柴油机的不同余热源进行优选;在此基础上,对余热利用的有机朗肯循环进行了热力学分析,选取了10种烷烃类高温工质,通过建立能量平衡方程和㶲分析方程,研究了蒸发压力对不同烷烃类工质的热效率、单位质量烟气净功、㶲效率、系统㶲损和膨胀机体积流量比（VFR）的影响规律。结果表明：废气再循环余热为最佳热源;所有工质的热效率、单位质量烟气净功、㶲效率和VFR随着蒸发压力的增加而增加,㶲损随着蒸发压力的增加减少;相同蒸发压力下,直链烷烃类工质的热效率、单位质量烟气净功、㶲效率和VFR随着工质临界温度的增加而增加,㶲损随着工质临界温度的增加而减少;在保证VFR≤50的工况下,环戊烷具有最高的热效率和㶲效率。     

液化天然气冷能回收混合动力循环参数分析

提出了以氨水为工质的朗肯循环、燃气动力循环和液化天然气循环组成的混合动力循环系统,用于液化天然气冷能回收。建立了混合动力循环中换热和动力设备的能量平衡方程和可用能平衡方程,并以朗肯循环冷凝温度、朗肯循环透平进出口压力、液化天然气循环透平进出口压力为关键参数,分析了上述关键参数对混合动力循环热效率和可用能效率的影响。分析结果表明,混合动力循环热效率和可用能效率随朗肯循环冷凝温度升高、朗肯循环透平进口压力和液化天然气循环透平进口压力增大而提高,随朗肯循环透平出口压力和液化天然气循环透平出口压力增大而降低。     

双压膨胀有机朗肯循环中低温余热发电系统的热力性能

基于热力学第一定律与第二定律分析法,结合动量定理与质量守恒定律构建一种双压膨胀有机朗肯循环（ORC）中低温余热发电系统热力性能的预测模型,研究热源温度、蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力、循环倍率、喷射压缩器引射流体在混合室进口的马赫数、工质泵、向心透平及螺杆膨胀机的等熵效率对系统的净输出功率、热效率、余热利用率及(火用)效率等热力性能的影响。结果表明,系统的净输出功率与(火用)效率随着热源温度、蒸发温度、循环倍率及透平等熵效率的增大而升高,但随着夹点温差、闪蒸压力的增大而降低;系统的热效率随着蒸发温度、闪蒸压力及透平等熵效率的增大而升高;系统的余热利用率随着热源温度、循环倍率的增大而升高,但随着蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力的增大而降低。当循环倍率k=2时系统的净输出功率、(火用)效率及余热利用率分别比常规单级ORC系统绝对提高了230.9kW、10.1%和17.9%。     

Gas Turbine Direct Integration in the Context of Pinch Technology

Gas‐turbine‐based cogeneration systems have been widely used in different applications in recent years. Although the most common method of using gas turbine exhaust energy is through the generation of steam in a heat recovery boiler, there are some applications where the exhaust energy has been directly used for drying or process fluid heating. In this work, direct integration of a gas turbine with a process was fully investigated in the context of pinch technology. This investigation includes simple gas turbine and gas turbines equipped with recuperator and afterburner. It was found that the best thermodynamic efficiency in a direct gas turbine system is achieved when two conditions are met: first, turbine inlet temperature is maximized, second, optimum pressure ratio is that which yields the maximum specific network. Two total cost optimization methods were also introduced. The first method is based on the assumption that power produced equates to power demand. In the second approach the power export opportunity was also considered. Finally, illustrative examples have been presented to show how approaches can be applied in practice.     

Energy analysis of a lignite predrying power generation system with an efficient waste heat recovery system

Lignite has been extensively used for electricity generation in many regions worldwide. However, its high water content has obviously negative effect on plant thermal efficiency. Performance of lignite-fired power plant can be improved by predrying the lignite before combustion. In addition, recovery of waste heat from the dryer and the power generation system will enhance the plant thermal efficiency further. In the present study, a new lignite predrying power generation system integrated with an efficient waste heat recovery system was proposed. Both dryer exhaust waste heat and steam turbine exhaust latent heat were recovered to heat boiler feed water. Energy analysis indicates that system performance is improved significantly. The plant thermal efficiency increases linearly with drying degree and then increases at a lower rate. The generation of unused dryer exhaust changes the variation tendency of system performance with drying degree.     

有机朗肯循环热电联供系统的实验研究

有机朗肯循环低温热力循环性能优越,易于小型化和自动运行,非常适合于分布式热电联供系统。依托已有的ORC-CHP实验平台,对热源温度101℃,膨胀机乏汽余热利用温度21.6～48.7℃时系统的热力性能进行了实验研究。在该温度范围内,ORC-CHP系统的综合能量效率96%～97%,其中热功转换效率4.4%～5.1%,乏汽余热利用效率91%～92%;从可用能角度出发,系统综合可用能效率50.0%～75.3%,其中热功可用能效率24.4%～19.2%,乏汽余热可用能效率25.7%～56.2%。实验表明该系统可以高效利用膨胀机乏汽余热,明显提高了有机朗肯循环的综合利用效率。