微燃机天然气冷热电三联供系统热力学分析

天然气冷热电三联供技术(Combined Cooling Heating Power,CCHP)是指用天然气驱动发电机发电，回收余热用于冬季供热、夏季供冷的综合能量系统。同济大学与意大利国土资源部合作，搭建了微型燃气轮机现场实验机组，展开面向用户的微燃机CCHP系统应用与优化研究。为此，采用能量平衡、火用平衡等热力学分析方法，对CCHP系统进行了分析，得到了能流、火用流平衡情况。与常规能源系统(火用效率27%～28%)进行了对比，微燃机CCHP系统(火用效率33%～39.6%)不仅在能源利用的经济性方面更为合理，一次能源利用率也高于常规系统。在选择余热制冷设备时，要注意微燃机烟气量较大而温度水平偏低的特点，有针对性地进行合理设计。     

用燃气轮机尾气加热工艺炉进料的新流程及优化设计

提出了燃气轮机尾气先加热邻近工艺炉进料,再送余热锅炉发生蒸汽的新流程。与原来燃气轮机尾气直接进入余热锅炉发生蒸汽的流程相比,虽然余热锅炉产汽有所减少,但工艺加热炉却节省了等热值的燃料,因燃料能级远高于蒸汽,故尾气能量借助跨单元热集成实现了升级利用。建立了新流程的机理模型,并基于模型实施了新流程优化设计。设计变量是新增尾气换热器面积和尾气换后温度,设计目标是系统增益最大+过程?损最小,最优化计算工具采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-I)。某炼油厂100 MW热电站与5.0 Mt/a原油蒸馏装置常压炉的热集成表明,常压炉燃料消耗减少4404 kg/h、系统增益1.63×107CNY/a、过程?损减少10.8%,说明新流程是可行的,可实现系统收益和热力学特征双进步。     

透平膨胀致冷天然气分离装置的分析

本文建立了透平膨胀致冷天然气分离装置的多能复杂系统(火用)分析模型,采用过程(火用)分析法进行能量分析,找出了最大(火用)损环节,展示了系统(火用)损率的分布,对装置的热力学完善性作了概括性评价,可供该类设备的节能技术改造作参考。     

燃气轮机+余热锅炉汽电联产系统设计及影响因素研究

以某装置15 MW燃气轮机+双压余热锅炉系统为对象,研究了采用Thermoflow软件建模并进行变工况分析的过程,通过装置实际运行结果验证了该软件流程模拟的准确性,证明该软件具备工程设计的可靠性。利用该软件进行了燃气轮机、余热锅炉汽电联产系统的影响因素分析,结果表明：随着环境温度的升高,燃气轮机出力降低,燃气轮机出力在环境温度40℃时比-10℃时减少26.9%;当环境温度低于15℃时,燃气轮机发电效率随温度上升而增加;当环境温度高于15℃时,燃气轮机发电效率随温度上升而降低。而环境相对湿度总体上对燃气轮机系统影响不大。随着燃气轮机负荷的增加,燃气轮机发电效率值显著提升,燃气轮机100%负荷运行时效率值比50%负荷时提高5.7%。燃气轮机排气温度随着燃气轮机负荷增加呈近似线性降低,当负荷提升到87.5%及以上时,燃气轮机排气温度稳定在506℃左右。余热锅炉排烟温度随着燃气轮机负荷的增加而提高,且均在149℃以上。燃气轮机满负荷运行时,系统供热量为25 804 kW,系统的总效率随着负荷的增加而增加,当燃气轮机负荷达到87.5%时,汽电联产系统总热效率值最大,为87.07%。文章提及的研究...     

浅谈燃气轮机的余热利用

采用燃气轮机,能提高热力系统的(火用)效率,是实现能量递级利用的有效措施.目前,简单循环燃气轮机的效率已超过中压蒸汽轮机组,达36%.如能选取恰当的热电联合生产循环方案,总热能利用率可达80%以上.本文结合两个具体方案对燃气轮机的余热利用谈些粗浅看法.     

对燃气轮机热电联产热力经济学分析的一种研究

对于同时用电和热的生产工艺，热电联产是有效利用能源的方法之一。本文对带补燃余热利用的20MW燃气轮机热电联产在满负荷和50％负荷进行了热和Ex分析、经过计算给出能流图和格拉斯曼流形图。通过燃料利用率、电—热比率和第二定律效率对其进行评估、热电联产后，满负荷和50％负荷时的节能率分别为0．35和0．25。Ex损在燃烧室和余热锅炉炉内最明显。还给出热电联产在满负荷下的资金回收周期约为5年。     

燃气轮机-加热炉联合系统集成优化研究

通过对燃气轮机-加热炉联合系统进行集成建模,提出了一定加热炉约束条件（包括工艺加热目标约束和主要设备参数约束）下的联合系统集成优化方法。通过该方法可以计算出联合系统的最佳燃气轮机配置方案和最佳操作方案;并能对加热炉系统进行核算,提出为适应联合系统优化操作需要进行加热炉局部调整的建议;同时,还能对系统进行火用分析,说明改进前后的火用损分布以及系统火用效率。国内某12 Mt/a炼油厂常压蒸馏加热炉的工业应用,结果表明该方法是可行的,指出如果为该加热炉配置一个出功13.43 MW的燃气轮机,联合系统多耗燃料的发电效率将达到55％,系统将新增效益1 368万元/年。     

0.2 Mt/a催化裂化装置用能分析与改进

借助物料衡算、热量衡算、动量衡算和能量平衡、火用平衡的三环节理论,对催化裂化装置的反应-再生系统进行计算分析。结果表明,过量主风和补燃干气造成烧焦罐线速高、停留时间短、氧浓度低和水蒸气分压大,导致催化剂活性降低,烧焦利用热减少和回收利用率低,装置能耗增加。通过降低主风、停烧干气、减小回炼比和提高剂油比等措施降低工艺总用能;改造余热锅炉,以提高能量转化效率;优化换热、减少过程火用损和热损失等改善能量回收率,可降低能耗31.04%,节能效果明显。     

天然气城市门站调压过程的火用分析

长距离高压管输天然气送至终端用户前,需经城市门站调压,满足一定压力等级后方可进入城市燃气输配管网。传统的节流阀工艺存在着巨大的过程火用损,且需辅以电伴热才能维持正常运行。为了提高管网运行的经济性和能源的利用效率,对调压过程进行了能量分析,指出在完成相同调压任务的情况下,采用透平膨胀机流程较之节流阀流程,可显著减少过程火用损、提高系统火用效率,具有明显的技术优势;进而提出了天然气管网调压过程物理火用回收利用流程,将压力能（压力火用用于发电,将调压工艺冷能（温度火用）用于制冷循环,以实现按质用能、能尽其用。     

余热锅炉省煤器的改造

余热锅炉省煤器的改造济南炼油厂（２５０１０１）赵培录１概况余热锅炉是重要的能量回收设备之一。我厂催化裂化装置余热锅炉Ｃ７４－３０／４１０型的设计参数见表１。１９８８年１２月开工至今，其过热段一直运行良好。存在的突出问题是省煤器管束不断泄漏，虽经两次大...     

汽轮机油的发展趋势

为了提高供电效率，燃煤蒸汽轮机电站将采用超超临界参数的技术，燃气一蒸汽联合循环发电技术将得到更广泛的应用。汽轮机技术的发展使得汽轮机油的运行环境更加苛刻。分析了汽轮机的参数发展以及汽轮机油的规格变化和研究现状，提出汽轮机油的发展方向是具有更好的氧化安定性，更小的油泥生成趋势，更高的清洁度，更好的过滤性，更好的空气分离性能和水解安定性。同时还对相关的添加剂技术和评价方法进行了讨论。     

气田燃气式增压机烟气余热发电初探

为了提高气田增压机的能量利用效率、减少热排放污染,采用?分析方法,对烟气余热品质(做功能力)进行了评价。基于气田增压站地理位置普遍较偏僻、供电成本高、电力供应稳定性较差的实际情况,拟采用有机朗肯循环(ORC)对气田增压机烟气余热进行回收利用发电;根据现场测试的烟气参数,利用热力学模型、传热模型和系统经济性模型对烟气余热发电技术方案进行了优化。研究结果表明:①四冲程燃气式增压机能量利用率较低,输入能量仅有30%转化为有用功,约有33%的热量以烟气形式排出;②烟气值为342 kW,?百分比为34.8%,具有较高的品质,若被充分利用可使得增压机能量利用效率提高10%;③利用增压机烟气余热发电的功率和投资回收周期受工质种类、工质蒸发压力、冷凝温度和烟气换热后温度的影响较为明显,发电功率变化范围为10～80 kW,投资回收周期为3.0～6.5年;⑤对ORC工作参数进行优化后的余热发电功率为66.73～82.00 kW,可满足增压机工作的基本供电需求,投资回收周期为3.2～3.8年。结论认为,该研究成果可以为气田增压站烟气余热回收利用提供一项选择方案。     

烃类蒸汽重整制氢装置火用及碳排放分析

烃类蒸汽转化法是目前工业产氢的主要工艺,而高能耗和高碳排放是制约这一工艺发展的瓶颈因素。采用火用分析方法对烃类蒸汽重整工艺进行了系统的考察。对天然气蒸汽重整制氢（SMR）过程考察了重整反应转化温度和水/碳摩尔比对系统火用效率和单位H₂碳排放的影响,确定了在考察的范围内最佳的操作条件。比较了3种制氢原料在各自典型操作条件下的系统火用效率及单位H₂碳排放量。系统火用效率由大到小的原料依次为天然气(0.676)、液化气(0.638)和石脑油(0.635),而单位H₂碳排放由大到小的顺序与之相反。基于相对火用负荷的概念,推导了系统火用效率与子单元火用效率的关联式,并以此为基础在子单元的层面上分析了系统火用效率变化的根本原因,给出了具体的调优策略。     

伴注烟道气改善蒸汽辅助重力泄油开发效果的实验研究

蒸汽辅助重力泄油(即SAGD)是开发厚层超稠油油藏的有效技术,但在开发中后期存在注入蒸汽超覆严重、热损失大、油汽比低等问题,影响了开发效果.为此,在室内利用高压物性分析仪、比例物理模拟系统等装置,开展了烟道气对地层原油性质的影响,以及伴注烟道气后蒸汽向上覆地层热损失、蒸汽腔变化规律和生产特征等实验研究.结果表明,注入的...     

乙烯装置制冷系统的用能分析

通过对制冷压缩机功耗的模拟和对实际运行数据的分析,比较了乙烯装置中的复迭多级制冷系统和混合冷剂制冷系统的用能状况,分析了混合冷剂制冷的优点和不足。采用AspenPlus10.2软件模拟的结果表明,采用混合冷剂制冷技术的丙烯-混合冷剂复迭制冷系统比传统的丙烯-乙烯复迭制冷系统节省功耗4.3GJ/h,制冷压缩机损系数则从47.6%减小到43.3%,而系统效率由25.0%提高到26.6%。虽混合冷剂在换热过程中出现的气液两相流,会在一定程度上抵消其在热力学效率上的优势,但混合制冷技术用于乙烯装置仍可降低能耗、提高热力学效率。     

含硫烟气余热智能相变回收系统性能实验研究

为掌握含硫烟气余热智能相变回收系统的运行特性,设计并搭建了性能测试实验台,测试了烟气热负荷率、LiBr溶液质量浓度和循环泵频率等参数对系统运行特性的影响.结果表明:系统热回收系数随烟气热负荷率的增大呈线性增长;系统火用效率随烟气热负荷率的增大而减小,但火用效率较小,仅约为0.15～0.20,表明该系统不适用于做功,而适...     

大庆莎中热电工程的现代热力学分析与经济分析

本文运用能量平衡及(火用)平衡的现代热力学分析以及经济分析方法,对大庆油田莎中油气处理厂热电工程的能量利用,进行数量与质量的全面评价。结果表明,由于采用燃气-蒸汽-热水联合循环,使能量得到充分与合理的利用。目前该项工程的热能利用率、(火用)效率在国内同类工程中居领先地位,其中热能利用率达到世界先进水平。此外,还探讨了提高该项工程(火用)效率及完善能级匹配的途径。