热泵型烟气余热回收及降氮系统性能

为解决燃气锅炉烟气冷凝余热回收效率低和氮氧化物(NO_x)排放浓度高的问题，本文提出一种热泵型烟气冷凝余热回收与降氮协同处理系统。该系统利用换热器和压缩式热泵分级回收烟气高温显热和冷凝余热，以实现烟气余热深度回收；并利用吸收余热的热水对助燃空气进行加热加湿，实现烟气降氮效果。搭建了热泵型烟气余热回收及降氮系统试验台，研究了助燃空气含湿量、空气加湿塔液气比、热网回水温度及流量对系统余热回收和低氮排放性能的影响规律。结果表明：在热网回水温度为40℃、流量为1853L/h工况下，系统余热回收效率可达6.9%，排烟温度可降至24.5℃，NO_x排放浓度可降至39.7mg/m³，减排效率可达60.6%。此外，试验工况下的系统供热效率均大于未加湿时锅炉的热效率，余水回收量为20.2～31.2t/a，证明该系统能够协同处理好燃气锅炉的冷凝余热回收、降氮排放、余水回收和消白问题。该系统的最短投资回收期约为4年，具有良好的节能、环保与经济效益。     

耦合热泵的FCC脱硫湿烟气脱白净化及余热回收系统设计分析

根据某80万吨/年催化再生烟气参数,结合低温浆液喷淋与热泵技术,设计了耦合热泵的FCC脱硫湿烟气脱白净化系统,建立了烟气-脱硫液-热泵的余热回收路线。使用Aspen Plus与热力学模型进行了流程模拟与分析。结果表明,低温环境下,系统具有良好的烟气脱白能力。低温浆液喷淋强化了脱硫塔的脱硫除尘性能,同时回收了烟气中的水分,设计工况下,系统回收水量为1.47t/h。本系统无需额外热源,烟气热量驱动可实现脱白。灵敏度分析表明,系统在烟气流量82%～124%范围内都能消除湿烟羽。系统具备余热回收再利用能力,模拟结果显示,盈余热量1.87MW,投资回收期4.88年,经济优势显著。     

延迟焦化装置加热炉烟气余热深度回收利用方案与工程实测

针对石化延迟焦化装置加热炉排烟温度高、腐蚀性强、余热回收难题,以山东某石化80万t/a延迟焦化装置加热炉节能改造为例,基于烟气特点研究基础上,提出烟气余热深度利用节能改造方案,采用自主研发防腐高效低阻烟气冷凝热能回收装置并进行工程跟踪检测。研究表明,额定工况下,加热炉排烟温度由200℃降至40℃,节能15.6%;部分负荷工况下,加热炉排烟温度由150~180℃降至40℃,节能13.5%~14.6%,回收冷凝水33.1~46.4 t/d,明显减少了雾气排放,节能、节水、环保、经济效益显著。     

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵(gas engine-driven heat pump)是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数(COP)以及一次能源利用率(PER)]的影响规律。结果表明:燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。     

高水分垃圾燃料锅炉烟气的冷凝特性

本文对一台已运行的每天可燃用400t生活垃圾的额定蒸发量为65t/h的循环流化床锅炉的烟气冷凝特性进行了分析.生活垃圾是一种低热值的非洁净燃料,采用焚烧方式可以变废为宝,利用其热值生产蒸汽供热或发电,但由于垃圾中含水量较多,使燃烧后的烟气中含有较高比例的水蒸汽.因而在相同排烟温度下,其排烟热损失较传统锅炉要大得多.为了降低排烟热损失,可以在锅炉的尾部烟道内增设冷凝换热装置,在回收烟气显热部分余热的同时,回收烟气中水蒸气的潜热部分余热及水分,但需解决冷凝换热装置的运行流阻及防腐等问题.本文对此方案中烟气的冷凝特性及节能、节水效果进行了探讨.     

烟气CO_2矿化产品干燥过程能量梯级利用研究

针对50000Nm~3/h烟气CO_2矿化磷石膏联产硫酸铵与碳酸钙工艺,提出了烟气余热梯级利用技术路线。将烟气余热按温度由高到低依次转化为动力以及产品干燥所需热能,动力循环中工质的冷凝则直接作为碳酸钙流化床干燥器的内热源。干燥工段消耗的热量汇集于75℃低温烟气中,利用热循环水直接接触烟气回收该热量为碳酸钙振动流化床预热器供热,同时将降温脱湿后的干燥尾气用作预热器的干燥介质,实现能量的高效利用。     

催化重整装置低温烟气热能深度回收与品位提升系统优化

针对石化行业重整加热炉排烟温度较高、能耗高、烟气余热深度回收难、低温余热难以满足工业应用对温度的要求等问题,以重整加热炉为对象,研究低温余热梯级深度回收与温度提升方案;以山东某石化四合一加热炉为例,采用烟气冷凝热能回收装置与热泵结合的方案,对不同烟温降和工业用热水温度条件下的方案进行了技术经济比较,为解决工业低温余热回收难和低温热难以满足工业要求等问题及类似工程的节能设计和改造提供参考。     

间接蒸发冷却器在干湿模式下的冷却特性

间接蒸发冷却系统因其能充分利用自然冷源,减少数据中心冷却系统能耗进而降低PUE值,被逐步开发应用在数据中心冷却系统中。利用焓差实验室创建冷却器在干模式(二次空气4—20℃)与湿模式(二次空气20—32℃,相对湿度40%—60%)下的温湿度环境开展实验,以研究间接蒸发冷却系统在不同环境工况下的冷却性能。结果表明：干模式下一次空气的冷凝使冷却器对其显热处理能力降低,其冷凝潜热占二次空气吸热量的6.6%—26.4%,二次空气进口温度和风量为4℃与460 m³/h时制冷量最大为1.21 kW,COP为17.5。湿模式下,进口温度为20—26℃的二次空气经过与水的热质传递,其温度低于一次空气的露点温度使得一次空气水蒸气冷凝,相应工况下的湿球效率随冷凝的减弱在47%—68%的范围内逐渐升高,并在二次空气温湿度为32℃与50%的工况下达到最大81%,制冷量和COP在最低相对湿度40%时达到最大值,分别为1.32 kW与14.9。     

再生重整装置联合空预器改造节能增效显著

重整装置四合一加热炉、预加氢加热炉烟气余热回收系统设计不合理,长期排烟温度高达190℃以上,热效率88%。为了解决热效率低下的问题,实现能源的高效利用,经过考察与调研,将重整装置四合一加热炉、预加氢加热炉、热载体加热炉一起进行联合余热回收,低温段采用新型高效玻璃板式换热器,可有效的将排烟温度降低至酸露点以下,深度回收烟气余热。改造后各加热炉热效率高达93%以上,节约燃料气587NM3/h,年节约燃料气费用约1 061万元,节能增效显著。     

中空纤维膜在吸收式热泵中的热质传递分析

为扩大中空纤维膜在烟气余热回收领域的应用,利用溶液除湿技术与中空纤维膜的材料特性,将中空纤维膜与吸收式热泵余热回收系统相结合,不仅可以避免湿空气直接接触除湿溶液,还能防止出现传统吸收式热泵中除湿剂液滴飘散的问题。根据系统搭建膜除湿组件实验台,分析了不同烟气温度、流量和溶液温度对除湿组件的传热传质影响。结果表明:溶液温度上升到一定程度时出现的"反加热"现象,使得排烟的过热度在一定程度上有所升高,实际过程中"冒白烟"的问题得以解决;入口溶液温度在42—45℃之间时,烟气除湿冷却效果较好,可以在较高温度将余热进行回收。     

航天炉真空闪蒸汽余热供热利用技术改造实践

航天炉在运行过程中,渣水闪蒸系统的真空闪蒸汽被循环水冷凝,热量没有利用,为利用这部分高品位热量,对真空闪蒸汽余热进行了利用改造。介绍了真空闪蒸汽余热供热系统的工艺改造方案及改造后的工艺流程,分析了航天炉余热供热改造的创新点。生产运行表明,某公司改造后的余热供热系统,供水温度在70℃～80℃,供暖季回收热量22.75 GJ,节煤1.75万t,减排CO2 1.6万t、SO2 60 t。     

以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热性能

为了利用垃圾填埋气（LFG）这种可再生能源,减少化石燃料的消耗,提出一种以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热系统,并研究其供热性能。确定了LFG收集系统以及适合沼气机热泵系统的LFG净化方法。所构建的实验平台可经阀门切换,分别研究沼气机排烟余热单独回收利用或缸套冷却水和排烟余热同时回收利用两种模式。进行了系统供热性能的实验测试,并对影响系统供热性能的沼气机转速、冷凝器水流量、冷凝器进水温度等因素进行了分析。实验结果表明：该热泵系统的总供热量随沼气机转速和冷凝器水流量增大而增大,随冷凝器进水温度升高而减小。系统制热系数（COP）和一次能源利用率（PER）均随冷凝器进水温度升高而减小,但其与冷凝器水流量的关系并非单调变化关系。当冷凝器水流量为1.45~1.65 kg·s^-1时,系统供热性能最好;当冷凝器进水温度为35~45℃时,系统的COP最高可达到4.3,PER最高可达到1.48。     

一种低温余热高效利用的氨水动力循环

提出了一种高效利用余热的以氨水溶液为工质的三级压力动力循环,该循环包含了两个膨胀做功过程。由于氨水动力循环存在多个自由度且耦合在一起,当余热温度和冷凝温度确定时,循环约束条件能确定高、中、低压力和氨质量分数自由度的取值范围。当冷凝温度确定时,对于不同的余热温度和膨胀机进口压力,最佳循环的选择可以用图表显示且做出参考。在典型工况下当余热温度190℃、冷凝温度30℃时,以热效率为目标函数的优化计算结果表明热效率为21.6%,相应的热力学第二效率为62%。当膨胀机进气压在3500 kPa时,余热温度在130～190℃范围内,与KCS11相比改进循环的热效率提高了8%。在低温余热下（>150℃）,改进循环的热效率要明显高于Rankine循环和ORC循环。     

天然气冷热电三联供系统热力学分析

天然气先经过燃气轮发电机发电,然后利用燃气轮机排出的高温烟气推动吸收式制冷机制冷,最后利用换热器回收中温烟气中的余热加热生活热水,这种冷热电三联供方式能够显著地提高能源的利用效率。构建了天然气为燃料冷热电三联供系统典型的模型图和能流图,导出了系统各环节能量和的计算公式、三联供系统的总能量和利用率以及各部位的损失;基于能源产品的市场价格,给出了三联供系统的经济收益。以现有技术设备和典型操作工况为基础,分析讨论了环境温度以及燃气轮发电机和制冷机出口烟气温度对供冷、供热、能量利用率、利用率以及经济收益的影响。结果表明,环境和烟气的温度对系统的性能和收益都有一定的影响。     

一种低温余热高效利用的氨水动力循环

提出了一种高效利用余热的以氨水溶液为工质的三级压力动力循环,该循环包含了两个膨胀做功过程。由于氨水动力循环存在多个自由度且耦合在一起,当余热温度和冷凝温度确定时,循环约束条件能确定高、中、低压力和氨质量分数自由度的取值范围。当冷凝温度确定时,对于不同的余热温度和膨胀机进口压力,最佳循环的选择可以用图表显示且做出参考。在典型工况下当余热温度190℃、冷凝温度30℃时,以热效率为目标函数的优化计算结果表明热效率为21.6%,相应的热力学第二效率为62%。当膨胀机进气压在3500 kPa时,余热温度在130~190℃范围内,与KCS11相比改进循环的热效率提高了8%。在低温余热下(150℃),改进循环的热效率要明显高于Rankine循环和ORC循环。     

基于余热回收的电动客车喷射补气热泵的制热性能

根据电动汽车热泵在低温下的制热需求并延长车辆行驶里程,开发了车外换热器支路和余热换热器支路并联的余热回收系统并进行了制热性能试验研究。试验结果显示,对于并联余热回收支路的喷射补气式热泵系统,补气支路压力和补气流量均随着余热量的增加而有明显的提升,而吸气主路流量受余热换热器出口过热度的影响。车外换热器支路和余热换热器支路的流量比也呈线性关系,流量比斜率与余热换热器出口相态有关。并联余热回收喷射补气热泵系统的制热性能随余热量的变化受压缩机吸气量和补气量这两个因素的共同影响。在7℃相对较高的环境工况下,余热量的增加有利于制热量的提升但COP没有优势;在-20℃较低的环境工况下,余热量的增加使得补气流量增长较大,但吸气流量衰减严重,对系统的制热性能提升不明显;在-10～0℃的环境工况下,制热量和COP都随余热量的增加而提升较大,-10℃时,1.8 kW余热量条件下的制热量比0.9 kW余热量条件下的制热量增加了11.6%,COP提升9.18%。     

燃煤电厂湿烟气余热及水分回收技术研究

为了降低燃煤电厂脱硫后烟气中的含湿量,有效回收烟气中的水分及余热,同时解决因饱和湿烟气中水蒸气凝结引起的烟囱腐蚀、"烟囱雨"及"白烟"等问题,分析了湿烟气的热力特点及能量分布的形式,介绍并对比了冷凝法、溶液吸收法及膜法3种较为可行的湿烟气除湿工艺,论述了其技术特点、研究现状、不足及研究方向。研究表明,脱硫后湿烟气中每千克干烟气含湿量约80 g,70%余热以水蒸气潜热的形式存在,冷凝法现阶段相对较为成熟,但吸收法除湿潜力更高、膜法系统简单稳定可靠,具有非常好的应用前景,是烟气除湿工艺研究的趋势;低品位余热的经济利用途径将是燃煤电厂烟气除湿技术的一个重要研究方向。     

空气源燃气热泵系统多制热运行模式下余热回收特性

燃气热泵(GHP)是一种高效的天然气分布式能源系统，可通过回收发动机余热而显著改善空气源热泵在冬季低温制热量大幅度衰减的不足。本文在自行设计并搭建的使用R410A制冷剂开启式涡旋式压缩机的GHP实验平台上，针对额定制热和超低温制热两种环境温度T_amb(7℃和-15℃)，研究了不同制热运行方式(mode-1～mode-4)对GHP系统制热性能参数的影响。结果表明，相比不进行余热回收的制热模式(mode-1)，进行余热回收的制热模式(mode-2～mode-4)可明显提升系统的制热性能，mode-4是一种更优的制热运行模式。在mode-4下，当环境温度为7℃与-15℃时，一次能源利用率分别为1.552和0.983，回收的余热量占总余热量的百分比(R_rec,res)分别为64.15%和50.63%，回收的余热量占总制热量的百分比(R_rec,h)分别为28.97%和36.58%，系统的余热回收效果优良。相比于额定制热下的R_rec,res与R_rec,h，超低温制热下回收的余热量占发动机总...     

基于余热回收的燃气热泵性能及控制系统

燃气热泵（gas engine-driven heat pump,GHP）具有环境适应性强、能效高、耗电量少等优点，能够解决一次能源利用率低、资源浪费和环境污染等问题。当前研究重点是通过模拟和实验方法开展燃气热泵的运行特性研究，而忽略了控制系统。控制系统是燃气热泵的重要组成部分，对于保障机组高效、稳定运行至关重要。本文提出一种嵌入式控制系统，监控GHP冷热水机组（gas engine driven heat pump cold-hot water equipment,GHPW）。详细阐述了多输入输出控制模块、发动机控制模块、蒸发温度控制模块、人机交互模块等燃气热泵核心控制模块的设计原则和方法。通过实验验证了GHPW的运行性能，实验结果表明，控制系统能够准确、稳定地控制机组，实现快速制冷/制热。通过主控制器对发动机转速和蒸发温度的双闭环控制，实现对系统出水温度的稳定性和准确性控制。当环境温度较低时，由于回收发动机余热，GHPW系统的制热能力优于EHP （电热泵）系统。随着环境温度从-20℃上升到7℃，实验系统的制热量从52.94kW逐渐上升到105.87kW，系统一次能源利用率（prim...     

单机双级滚动活塞压缩机热泵系统的性能特性

将R410A为工质的单机双级滚动活塞压缩机闪发器系统用于房间空调器,能有效地降低排气温度、提升制冷/制热能力,具有显著的节能效果。通过对单机双级滚动活塞压缩机闪发器热泵系统的分析计算,得出压缩机适宜的高低压腔容积比为4/5。对研制出的样机进行了实验研究,结果表明,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为35～45℃的工况下,制冷COP_r最高可达3.81,排气温度低于91℃;蒸发温度为-5～-10℃,冷凝温度为40℃时,制热COP_h最高可达3.38,排气温度低于111℃。