断油回流停缸策略对发动机油耗及轴系扭振的影响

在一台1.5L自然吸气发动机上,设计了基于断油回流策略的发动机停缸机构,该机构可以使进气供给自由切换为新鲜混合气供给或废气回流两种模式,同时发动机电控单元可以切断指定气缸的燃油供给和点火,从而实现停缸操作。利用该停缸机构开展了中低转速不同负荷下的油耗与扭振特性试验。试验结果表明:在中低转速部分负荷下采用停缸技术发动机节油效果明显,节油率最高可以达到15%。但停缸之后曲轴系统扭振以低阶滚振为主,且飞轮端扭振变化显著,部分谐次扭振幅值超过自由端,因此在应用停缸技术时需要关注飞轮端的扭振问题。     

3．0Mt／a重催装置余热锅炉现状及节能技术改造

兰州石化公司炼油厂3．0Mt／a重油催化裂化装置的两台余热锅炉在运行中存在烟气侧运行阻力大、排烟温度高、省煤器给水入口温度低、存在尾燃等问题。采用翅片管结构省煤器、提高助燃空气温度、改造燃烧器、布置正压防爆固定旋转式蒸汽吹灰器对余热锅炉进行节能技术改造。改造后,两台锅炉炉膛压力分别由改造前的2.8kPa和2.7kPa降到1.9kPa和1.8kPa,余热锅炉烟气侧阻力降低;锅炉排烟温度由300℃降到205℃,烟气热量利用率和锅炉热效率得到提高;增设给水预热器后,省煤器给水温度及出水温度分别提高到150℃和240℃,外取热器及油浆蒸汽发生器多产蒸汽10t/h,两台锅炉总产汽量增加了60t/h,产生效益1908.42万元。     

Enhancement of thermal efficiency and cost effectiveness by development of melting furnace by revamping and troubleshooting fuel‐fired furnace

Technological development of furnaces over conventional melting methods of diesel or gas‐fired furnaces is necessary. These furnaces have large amount of heat losses and hence their thermal efficiency is very low. Moreover, these furnaces do not produce good quality melt because of the chances of embedment of impurities from after‐combustion gases and agitation. The time required for melting in such furnaces is more. Also, insulation is not provided and there are heat losses which increase the time of melting. An electric resistance heating furnace is developed which overcomes all the problems associated with the fuel‐fired conventional furnace. The thermal efficiency of this developed furnace is found to increase quite drastically up to 85%, which is by about 33% more than conventional furnace; while reducing the operating cost of furnace. This benefits industry overall by profit of 70% and certainly can replace the existing conventional fuel‐fired furnaces.     

掺氢比对低排放燃烧室性能影响研究

为了探究传统天然气燃气轮机对氢气燃料的适应性,基于现役某型工业低排放燃气轮机结构和性能,用数值模拟方法分析了燃料中氢气比例对低排放燃烧室性能的影响,确定了燃烧室燃用甲烷和氢气燃料的换用性能。研究表明：在1.0额定工况,掺氢比小于等于30%时,燃烧室不发生回火,喷嘴内部和火焰筒肩部回流区的温度以及燃烧室的总压损失随掺氢比的升高而升高,NOx排放体积分数小幅升高,CO排放体积分数减少;当掺氢比大于30%时,燃烧室发生回火,喷嘴和火焰筒肩部回流区温度、总压损失、NOx排放体积分数大幅升高,CO排放基本为零。在其他工况下,负荷变化对燃烧室边界条件影响较为复杂,对喷嘴回火边界影响无单调性变化规律。     

高温空气燃烧技术的特点及其应用前景

高温空气燃烧技术（HTAC）是九十年代初在日本开发的一项新的燃烧技术,该项技术具有节约燃烧、低NOx排放、热利用率高和减设备尺寸等特点。分析了HTAC的火焰温度分布特征及其可降低NOx排放的原理。高炉煤气、焦炉煤气及94．5％高炉煤气与5．5％焦炉煤气的混合煤气应用于HTAC技术的理论计算结果表明,理论燃烧温度随着预热空气和燃气温度的升高而升高,因此HTAC技术可燃用传统燃烧方式不能使用的低热值燃气。此外,空气、燃气双预热可奖排烟温度将得更低,热利用率提高更高。最后,指出了在燃油、燃气锅炉及煤（或可燃固体废弃物）气化系统中采用HTAC技术的可能性。     

用活动遮热板装置改善层燃炉的煤种负荷适应性

分析了国内现有燃煤层燃炉燃烧过程中存在的主要问题，在此基础上，提出了用活动遮热板装置来改善层燃炉的煤种，负荷适应性的思想；简单介绍了活动遮热板的物理模型。工作原理及其主要结构组成；用试验与传热计算的方法论证了活动遮热板用于层燃炉中的可行性及其对层燃炉内温度场，燃烧效率的影响，试验与传热计算表明。活动遮热板应用于层燃炉是完全可行的，并且可大大改善其煤种和负荷的适应性。     

气门正时对柴油燃料HCCI燃烧影响的初步实验研究

开发了变进排气正时控制机构,实现气门正时的调节,采用在进气上止点前进行柴油燃料的喷射,利用缸内残余高温废气余热加速燃油蒸发,实现了柴油燃料的HCCI燃烧,同时,研究了不同气门重叠期下HCCI燃烧的燃烧特性,不同负荷的工作稳定性和排放特性,结果表明,对于低温自燃性好的柴油燃料,排气门早关和进气门晚开引起的缸内温度升高比由此引起的残余废气增加对工质的稀释效果更大,使HCCI燃烧的着火始点提前,易引起大负荷工况HCCI燃烧的工作粗暴,但有利于小负荷工况HCCI燃烧的工作稳定性。     

EGR冷却温度对重型柴油机性能及排放的影响

以一台配有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)冷却系统和可变几何截面涡轮增压器的高压共轨重型柴油机作为研究对象,进行了EGR冷却温度对柴油机性能及排放影响的台架试验研究。结果表明:随着EGR冷却温度降低,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放均持续降低。而EGR冷却温度每降低1℃,柴油机燃油消耗率、烟度和NOx排放在不同转速、负荷下降幅差异明显。燃油消耗率在中等转速、低负荷工况降幅最大,NOx排放和烟度在高转速、低负荷工况下降幅最大;在考虑到EGR冷却系统消耗的能量后,可以通过计算得到理论燃油消耗率。在兼顾燃油消耗率和排放性的原则下得到了各工况下EGR相对最优冷却温度,而所得到的相对最优EGR冷却温度正是各个试验工况下理论燃油消耗率最低的温度。     

水热媒技术在连续重整装置加热炉烟气余热回收系统中的应用

为回收加热炉的余热,扬子石化公司在1．39Mt／a连续重整装置应用了水热媒余热回收技术,以中压锅炉给水为热载体,利用从烟气中回收的热量来加热锅炉给水和预热助燃空气,达到降低排烟温度,减少燃料消耗,提高加热炉热效率和高压蒸汽产量的目的。介绍了水热媒技术的原理、特点、工艺流程以及装置实际应用中的运行步骤、注意事项和改进措施。运行结果表明,水热媒余热回收系统能够适应加热炉负荷和燃料性质的变化,排烟温度调节灵活;混合排烟温度和助燃空气温度达到了设计要求,能有效防止低温露点腐蚀,延长了设备使用寿命;加热炉群平均热效率达91．15％．节约能量为5．543MW,全年可节约燃料3812t,每年可产生经济效益1334万元。     

炼油厂加热炉综合改造及效果分析

中国石油玉门油田分公司玉门炼油化工总厂随着“短流程燃料型”加工方案的调整,加热炉运行台数由20台减少为14台,用能水平明显提高,综合能耗显著下降,但主要装置(常减压、重整、焦化装置)加热炉都是上世纪90年代设计、制造的,运行时存在排烟温度高、氧含量高、入炉空气温度低、炉内壁保温破损、炉体漏风、炉体外壁温度高、燃料消耗大、热效率低等问题.针对上述问题,利用2010年7月份检修机会,对常减压、重整和焦化装置加热炉进行了综合改造.在采取系列综合改造措施后,3套主要生产装置的加热炉平均热效率由86.92％上升到了93.76％,平均过剩空气系数由1.36降低到0.86,平均排烟温度由224.25℃降低到了124.7℃,平均炉体表面温度由77.75℃降低到了37.7℃,加热炉运行状况得以大幅改善.随着加热炉运行状况的改善,瓦斯消耗量降低、装置处理量提高,极大地改善了装置各项经济指标.     

A multi-product cogeneration system using combined coal gasification and combustion

A new system has been developed for clean and highly efficient utilization of coal. The coal is first gasified and the fuel gas is then used for industrial purposes in town gas or as a fuel for gas turbines. The char residue from the gasifier is burned in a circulating fluidized-bed combustor to generate steam for power generation, process heating, refrigeration, air conditioning, etc. The ash is used to produce construction materials. Metals such as vanadium and uranium can be extracted if the metal contents of coal are sufficiently high. An important system component is the combined gasifier–combustor. Experiments show that the system can produce gas and steam simultaneously. The gas heating value is 10–14 MJ/Nm³ and the fuel conversion is over 90%. The system has low emissions and low cost. A demonstration system has been constructed at the Yangzhong Thermal Power Plant in Jiangshu Province of China. It produces 3 500 Nm³/h of dry gas and 75 mt/h steam. The CFB boiler has been in commercial operation since April 1995. It has high efficiency, good fuel adaptability, and a high load turndown ratio.     

基于欧VI排放标准的中型柴油机排气热管理试验研究

尾气后处理的转化效率受排温影响,而柴油机中低负荷下排温较低,难以满足要求。以某中型柴油机为对象,针对影响排温的进气节流阀(IAT)、电控废气旁通阀(EWG)和排气背压阀(EAT)进行了中低负荷稳态点控制策略的试验研究。试验结果表明:在满足低排放和低油耗的前提下,仅靠单一排气热管理措施难以提高排温,须两种或两种以上措施合理匹配,共同作用。基于此,提出了可行的排气热管理方案,并在WHTC测试循环下验证了该方案可使试验柴油机在保证经济性和排放的变化在可接受范围内,满足排温要求。     

炼厂加热炉烟气与工艺废气达标排放分析探讨

烟气氮氧化物和二氧化硫的排放控制已成为炼油企业关注的重点。对加热炉烟气、催化裂化装置、硫磺回收装置和废酸再生装置的工艺废气的排放控制进行探讨,从操作优化与技术改造两方面提出应对措施。对氮氧化物排放不合格的燃气加热炉,采用低氮燃烧器进行改造,以满足特别限值排放地区NOx排放限值100mg/m3的标准;导致惠州炼化燃料气硫含量偏高的主要因素是催化/焦化干气硫含量偏高、气柜回收瓦斯未脱硫。通过提高干气脱硫能力、对火炬系统气柜回收瓦斯脱硫后再补入燃料气系统,可满足加热炉烟气二氧化硫排放标准。催化裂化装置通过加入脱硝助剂,催化烟气中NOx由640mg/m3降至85mg/m3左右,满足特别排放限值地区NOx排放标准。增上催化烟气湿法脱硫除尘措施,可满足催化烟气SO2排放标准。硫磺回收装置通过液硫脱气改造,并采用高效复配脱硫剂,可满足尾气SO2排放标准。废酸再生装置通过操作优化与增加尾气洗涤系统,其烟气可满足国家最新排放标准。     

天然气燃料轴向分级预混燃烧特性研究

低NOx排放是燃气轮机燃烧室的重要性能指标,面对燃烧室出口温度不断增加的趋势,新型燃烧技术探索应用成为必然。燃料轴向分级(Axial Fuel Staging,AFS)燃烧作为一项可行技术方案已在各燃机厂商的最先进燃气轮机燃烧室上获得应用,其主要通过降低高温烟气有效停留时间和低氧浓度燃烧来实现低NOx排放。基于Chemkin平台建立轴向分级预混燃烧室化学网络模型,针对1 973 K燃烧室,研究二级负荷比例、当量比和停留时间对NOx/CO排放的影响规律,对比分析主燃区高温烟气与二级未燃预混气掺混特征的影响,获得AFS燃烧的污染物排放特性和关键影响因素。同时,在贫预混燃烧器上,设计二级喷射段,实验研究二级火焰结构、污染物排放等燃烧特性。结果表明,相比于常规贫预混燃烧,AFS燃烧在高温区体现出很好的低NOx优势,且能拓宽低NOx工况范围,其中主燃区温度、二级当量比和停留时间匹配特征、主燃区高温烟气与二级预混气掺混性能等是关键。     

Analysis on energy consumption and performance of reheating furnaces in a hot strip mill

Energy consumption and performance of reheating furnaces in a hot strip mill is analyzed by means of both numerical predictions and practical measurements in this study. In the numerical part, three different heating curves representing various heating rates of the furnaces are simulated and compared with each other. The results indicate that increasing production rate of the furnaces is conducive to utilizing fuel more efficiently. In the practical aspect, when the furnaces are treated as a system, the measurements reveal that near 80% of heat in the furnaces is contributed by fuel combustion and 15.7% by hot flue gas. It follows that energy recovery via heat exchanger plays an important role in energy management. Furthermore, the practical measurements suggest that the efficiencies of heat exchange and heat recovery in the recuperating zone are 86.66% and 47.76%, respectively.     

New weighted‐sum‐of‐gray‐gases model for typical pressurized oxy‐fuel conditions

Pressurized oxy‐fuel combustion technology has received considerable attention due to its ability to improve the overall system efficiency and to control CO₂ emissions. The characteristics of radiation heat transfer are significant for pressurized oxy‐fuel gas mixture and different from those under atmospheric conditions. Therefore, to calculate the radiation characteristics of pressurized oxy‐fuel gas mixture quickly and accurately, new weighted‐sum‐of‐gray‐gases (WSGG) model for pressurized oxy‐fuel conditions was first presented in this paper, which was applied in 3 typical high pressure conditions: 5, 10, and 15 bar. The new WSGG model correlations were suitable for pressurized conditions with a molar ratio range of 0.125‐2, temperature range of 400‐2500 K, and path length range of 0.1‐20 m. Calculations for a variety of typical pressurized oxy‐fuel combustion cases showed that the new WSGG model can accurately predict the radiation characteristics and heat transfer characteristics of the gas mixtures compared with the SNB model benchmark. In addition, the application of the previous atmospheric WSGG models yielded non‐ideal results under pressurized conditions. Consequently, the new model can provide efficient and accurate radiation heat transfer results for pressurized oxy‐fuel conditions and can be used to design pressurized oxy‐fuel combustion furnaces or boilers.     

节能技术在新建芳烃联合装置中的应用

新建芳烃联合装置中节能技术被广泛应用:热联合技术将高温塔的塔顶和塔底物料作为低温塔的再沸热源,实现热源的联合应用,充分确保了低温热的二次利用,并且节约燃料和占地面积;传热效率更高、结构更紧凑的纯逆流板式换热器,换热效果突出,加热炉负荷显著降低;旨在预热空气、提高加热炉燃烧效率的烟气余热回收系统的应用,保证了每台加热炉热效率在90%以上,其板式空气预热器具有阻力小、不易积灰、结构紧凑、使用寿命长的优点;选用乙苯脱烷基型催化剂,乙苯单程转化率高(在70%以上),装置内部二甲苯循环量减少,从而降低了二甲苯分馏、吸附分离和异构化单元的规模,相应装置投资及能耗也得到一定程度的降低,其能耗比乙苯异构型催化剂的平均能耗降低5%左右;高效机泵、变频风机、高性能塔盘和精细控制系统的广泛应用,也是该装置的主要节能手段。     

煤粉锅炉气体再燃及SNCR联合 脱硝的实验研究

对某厂一台240 t/h煤粉锅炉采用空气分级、化工合成气再燃及以氨气为还原剂的SNCR(选择性非催化还原)等技术进行联合脱硝改造。实验结果表明:气体再燃比在0~20%时,随着再燃量增大脱硝效率增加,高、低负荷工况时脱硝效率可达39.1%、43.1%;SNCR喷射点位置沿炉膛纵深存在温度梯度,水冷壁附近温度梯度较大,靠近炉膛中心处温度梯度降低;在空气分级基础上,高、低负荷工况时SNCR可分别提高35.1%、42.4%脱硝效率,氨气的使用不会造成锅炉效率的降低;满负荷工况采用气体再燃及SNCR技术联合脱硝时,在尾部氨逃逸小于12 mg/m3时,可达到80.2%的整体脱硝效率。     

预热室结构对多段式自预热燃烧器内燃烧及NOx排放特性的影响

提出了一种多段式自预热燃烧器及其4种典型的预热室结构,通过计算流体力学（CFD）方法研究了燃烧室内流场、烟气卷吸率、温度场、燃气燃尽率以及NOx体积分数,并与传统燃烧器的情况进行了对比．结果表明：与传统燃烧器相比,多段式自预热燃烧器改变了燃烧室内流场,对低热值燃料适应性强,其预热室结构同时影响烟气卷吸率和预热效果,并最终影响燃尽率与NOx体积分数;此外,燃烧器负荷对燃尽率影响甚微,但对NOx体积分数影响较大．     

微型燃气轮机可变论域自适应模糊PID控制

微型燃气轮机是一个多变量、非线性的复杂系统,采用常规的控制方法仅能在其稳定运行时有较好的控制效果,而在负荷变化或特定工作点运行时,由于多种耦合限制的存在,往往难以取得令人满意的控制效果。基于微型燃气轮机发电系统的动态特性,在仿真平台上建立了含微型燃气轮机及发电系统完整的数学模型,并在模型中加入了可变论域自适应模糊PID(比例、积分、微分控制)控制环节,在燃气轮机孤网带载运行状态下,研究了燃气轮机的转速、燃料量、排气温度和机械转矩等动态特性。仿真结果表明:当负荷突变时,转速能够快速达到稳定且超调量不超过1.9%,燃料量在满载时能维持在1 p.u.附近,满足燃气轮机运行要求,具有稳态性能好、动态响应快和鲁棒性强的优点。