机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的分析

为全面反应机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的用能情况,提高系统的效率,采用以热力学第二定律为基础的分析方法,对系统进行了分析。将硫酸铵废水视为实际溶液,建立了实际物流的分析模型,运用工厂实测数据对系统进行了分析计算,研究了参量:压缩比、蒸发温度和一效排出浓度对系统效率的影响并根据测算结果提出了改进建议。分析结果表明,该系统总的效率约为12.04%;各设备分析表明,换热器及压缩机是主要的损失部位,二者的损失约占总数的79.5%;参量分析表明,系统的效率随着压缩比的增大而减小,随着蒸发温度的升高而增大,在其他条件允许的情况下,应尽量采用压缩比小的压缩机和维持高的蒸发温度;在文中条件下,当一效排出质量分数为32%时系统的效率最大,应尽可能地维持在该质量分数下排料;消除进入加热器蒸汽的过热可以提高系统的效率。     

生物油裂解气费托合成-烯烃齐聚耦合制取航煤组分的过程模拟及分析

利用Aspen Plus软件建立了生物油裂解气费托合成-烯烃齐聚耦合制取航煤组分的仿真流程,得到整个系统的物流、能流数据。对整个系统进行了分析,找出效率最高、损失最大的单元,研究了不同催化裂解温度和不同航煤生产工艺下系统的效率。结果表明:催化裂解温度为550℃时,系统的总效率为80.4%,水煤气变换子系统具有最高的效率,费托合成-烯烃齐聚耦合子系统具有最大的损失,占全部损的75.88%;生物油催化裂解温度从500℃上升到650℃,系统的总效率由87%下降到76.9%;合成气的组成对系统的效率影响不大,3种不同的航煤生产方式中,烯烃齐聚具有最高的效率;费托合成-烯烃齐聚耦合工艺的改进应集中在开发新型反应器以及寻找同时适用于两种反应的催化剂。     

气流床煤气化系统的热力学分析

在使用Aspen Plus对激冷型气流床煤气化系统进行模拟和优化的基础上,采用热力学分析方法,对气化系统进行了能量衡算和量衡算。计算结果表明,系统中损失最大的过程是化学能转变为物理能的过程。洗涤冷却室是损失最大的设备,损失占了总的21.2%;其次是气化炉气化室,占到了总的13.9%,气化室的损失主要发生在水的汽化等过程中,这一部分损失占气化过程损失的70%左右,而氧气加热至反应温度所带来的损失仅占30%左右。采用分析方法可以更准确地揭示系统中损失最大的环节和过程,为改进设备、节约能源提供目标和对策。     

基于分析的煤气化和天然气转化制合成气

使用了热力学分析方法,对以煤和天然气为原料的单、多原料系统内部各单元及系统整体的效率进行了分析,研究了以煤和天然气为原料的单、多原料系统的优劣以及限制这类系统效率提升的关键因素,以期找出理论上最节能的工艺路线并为效率的改善指明方向。结果表明:煤气化单元是造成系统效率较低的主要原因,故煤气化单元的改进对提高系统整体的效率意义重大;考虑了"元素互补"和"能量互补"的以煤和天然气为原料的多原料系统,由于降低了气化单元的损失同时减少了天然气转化单元的燃料气用量,使得这类多原料系统的效率远优于其他方案,是真正节能的工艺技术路线。     

开路热管海水淡化的热力学第2效率分析

基于平衡分析方法对利用毛细力驱动耦合低品位余热的开路热管海水淡化装置中关键节点处焓、熵、进行热力学计算和分析。结果表明,在环境温度28℃、蒸发温度40℃时,淡化过程最小分离功为2.09 J/g,系统整体效率为1.54%。损失最大过程是蒸汽冷凝成淡水,为系统总输入的67.1%,是影响开路热管海水淡化系统能效水平的关键因素。说明开路热管海水淡化过程中存在很大的不可逆程度,在提高系统热力学完善程度方面仍具备相当大的潜力。     

化工传热过程的(火用)分析

应用热力学原理,分析了换热器在传热过程中损失的影响因素;采用平衡方程式,论证了传热过程中的利用效率;指出减少内部损失和外部损失是降低传热过程损失的有效途径;以间壁式换热器为例,计算了传热过程中的效率。     

中小型太阳能光合生物制氢系统的分析

利用热力学第二定律,采用白箱分析模型对实验室所研发的太阳能光合生物制氢系统进行了分析,得出该系统的产氢量较少,效率仅为24.4%。其中光能损最大,占耗散损的64.4%;并针对系统中用能的薄弱环节,即对损较大的光能损分析了影响光能转化的因素,并提出了相应的解决方法,为整个系统内部设备的改进提供方向,以提高系统有效能的利用,为推进光合生物制氢技术的工业化提供了科学参考。     

基于CO_2捕集的煤基费托合成油-动力多联产系统分析

为了研究多联产在节能和减排方面的表现,应用Aspen模拟软件设计并模拟了3个不同工艺路线多联产系统。运用有效能理论计算并分析了各多联产系统总效率及各子系统损失,同时计算了碳捕集率和排放率。得出当化工端合成气分流比分别为25%(案例-1)、75%(案例-2)、100%(案例-3)时,费托(FT)合成油的值分别为1039.02MW、2928.91MW以及3905.22MW,发电的值分别为2596.1MW、1235.4MW以及476.4MW,系统总效率分别为42.80%、49.87%以及52.46%。多联产系统的损失主要分布在伴随着化学转化的气化过程、FT合成过程和分离过程。随着化工端合成气分流比的增加,二氧化碳的捕集率从79.36%减少到52.98%,而排放的碳单质也从占输入系统总碳量的5.32%下降到3.01%。结果表明:系统总效率随着合成气的化学转化程度增大而增大,化工端比动力端对系统效率有更大影响;串联型多联产与并联型多联产相比能够更加高效、合理地利用能量;随着合成气用于化工端的比例增加,碳排放随之减少。     

变频滚动转子式压缩制冷系统的分析

针对吸气带液状态下变频压缩机组分析对优化热力系统的运行有着很明确的指导价值,研究和分析了不同吸气状态和不同压缩机频率下损失、效率、损率、损系数、制冷量、制冷系数(COP)、总损失、总效率以及总损系数的变化趋势,并比较得出了吸气带液时哪个设备是系统最薄弱环节。结果表明:1当压缩机少量吸气带液时,冷凝器和蒸发器效率的提升大于压缩机效率的下降,也就是说少量吸气带液对蒸发器和冷凝器的有利影响大于对压缩机的不利影响;2系统的总损失和总损系数在x=0.95左右达到最小,而总效率在x=0.95左右达到峰值;3当压缩机在较高频率下工作时,冷凝器和蒸发器的损失将会明显增加;4当压缩机频率为50Hz且吸气带液时,蒸发器的损失、损率和损系数最大,效率最小,此时蒸发器为系统最薄弱环节。指出以上结论也适用于同型号的滚动转子式压缩机。     

考虑环境成本的矩阵模式经济学分析方法

提出考虑环境成本的矩阵模式经济学分析方法,弥补传统矩阵模式经济学分析方法缺乏环境成本的描述。该方法可在全生命周期内追踪系统内产品成本的形成过程,为揭示系统产品的真实成本进行有益的探索。根据矩阵满秩的需要,提出考虑环境排放流股的新补充方程构建原则。以天然气辅助煤多联供甲醇电多联产系统为例,建立详细的矩阵模式经济学分析模型。通过计算分析,揭示系统内产品的单位成本、单位经济成本的形成过程及其变化规律。单位成本和单位经济学成本均随生产过程的进行而逐渐升高。     

焦炉多余热回收系统的分析及优化

为了研究焦炉多余热回收系统中能量的利用情况，依据分析理论，通过对某焦化厂实际案例的计算，对现有的余热回收方案进行分析，指出3个子系统运行过程中的能量回收的薄弱环节。结果表明：干熄焦、荒煤气、烟气余热回收系统的效率分别为55.16%、17.18%、51.75%，干熄焦系统的损主要为换热过程中产生的不可逆换热损失，荒煤气系统的损主要为出口损以及不可逆换热损失，烟道系统的损主要为烟气出口损。在此基础上依据各等级能量匹配利用的原则对原方案进行优化，并使用分析理论对其计算并分析。结果表明：优化过后的余热回收系统的总效率为58.72%，相比优化之前提高了11.07%，系统总不可逆换热损降低了155.49MJ/t干煤。     

非共沸工质换热匹配特性影响热泵性能的高级分析

针对非共沸工质非线性复杂相变传热过程,基于高级分析方法,推导出表征热泵系统性能的评估指标模型——温度匹配度（TMD）,探讨了非共沸工质与换热流体之间的换热匹配特性,实验验证了模型的准确性与适用性。选用了三组不同温度滑移程度的非共沸工质（M1、M2、M3）为对象,探究了TMD与换热夹点、系统COP、效率η以及换热器实际损占比ε之间的关系。结果表明：TMD越小,换热流体间的温度匹配越好,系统COP、效率越大,换热器实际损占比越小,反之亦然;且当TMD最小时换热器内夹点总是出现在饱和气态点处。     

板式换热器及其热力系统的运行特性和高级分析

针对不同换热设备组合之间以及换热设备在系统中的分布情况进行了研究,建立了高级分析模型,将换热设备与系统的损进一步分割成不可避免性部分和可避免性部分,计算相应的损失和效率,确定换热设备与系统中能量损失的主要部位,并在有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统试验台中进行验证,为换热设备及其热力系统的运行优化提供科学依据。结果表明,不同的换热面积对换热设备的能效有着非常大的影响,同时常规分析和高级分析提出了不同的系统优化次序。高级分析表明,蒸发器可避免损占蒸发器损的41.2%～60.0%,冷凝器可避免损占冷凝器总损最高可达91%～97%,整个ORC系统有52.5%～66.3%的损可以避免,有很大的改造潜力,且发现不合理设计的管道也会影响ORC系统性能。     

Texaco煤气化灰水处理功量交换应用分析

Texaco煤气化灰水处理工艺过程耗能巨大,该过程涉及到灰水温度、压力等参数的大幅度变化,蕴含着大量的可回收机械能.功量交换可实现高压流体向低压流体压力能的传递,提供了一种系统能量综合与集成的新手段.对现有工艺中蕴含的可回收机械能做了简要计算,进行了比(火用)分析.结果表明:对于一个30万t/a合成氨的煤化工企业,Te...     

三元制冷系统分析

乙烯装置产品分离过程需要在低温下进行,为此需配置压缩制冷系统为深冷分离提供冷量。三元压缩制冷由于能提供温位连续的制冷曲线,与工艺物流降温曲线更好地匹配,相比传统的复叠制冷具有热力学效率高、制冷能耗低的特点。为了分析三元压缩制冷的节能潜力,本文对某乙烯装置的三元制冷系统进行了(火用)分析。从(火用)总复合曲线(EGCC)图的分析可以得出该系统三元冷剂配置是比较合理的,(火用)损失较小。将该制冷系统划分为换热器、压缩机、节流阀、闪蒸罐等子系统,并分别计算了各子系统的(火用)损失。三元制冷系统的(火用)损失总计为24238.1kW,90%(火用)损失集中在换热器和压缩机两个子系统。然后将(火用)损失分为可避免的和不可避免的(火用)损失两类,其中不可避免的(火用)损失为13539.9kW,可避免的(火用)损失为10698.2kW,最后指出节能重点应该放在降低可避免的(火用)损失。     

纯电动车集成热管理系统性能的热力学分析

纯电动车集成热管理（ITM）系统能有效提高车辆的能量利用效率,然而兼顾电池、客舱热需求的集成热管理系统结构复杂,针对ITM系统的串联和并联两种构成形式,基于AMESim软件搭建系统仿真模型,从热力学的能量和角度比较分析两种系统的性能。结果表明：串联系统的性能系数和效率均明显高于并联系统,制冷模式下,分别平均高7.6%、23.6%;热泵模式下,分别平均高13%、7.6%。随着压缩机转速的增大,两种系统的部件总损失均明显增大,压缩机和室外换热器的损失成为主要损失,此外在并联系统中电子膨胀阀的损失占比较大。     

Computer generation of detailed reaction networks in hydrocracking of Fischer-Tropsch wax

Fischer-Tropsch synthesis (FTS) wax is a mixture of linear hydrocarbons with carbon number from C7 to C70+.Converting FTS wax into high-quality diesel (no sulfur and nitrogen contents) by hydrocracking technology is attractive in economy and practicability.Kinetic study of the hydrocracking of FTS wax in elementary step level is very challenging because of the huge amounts of reactions and species involved.Generation of reaction networks for hydrocracking of FTS wax in which the chain length goes up to C70 is described on the basis of Boolean adjacency matrixes.Each of the species (including paraffins,olefins and carbenium ions) involved in the elementary steps is represented digitally by using a(N + 3) × N matrix,in which a group of standardized numbering rules are designed to guarantee the unique identity of the species.Subsequently,the elementary steps are expressed by computer-aided matrix transformations in terms of proposed reaction rules.Dynamic memory allocation is used in spe-cies storage and a characteristic vector with nine elements is designed to store the key information of a(N + 3) × N matrix,which obviously reduces computer memory consumption and improves computing efficiency.The detailed reaction networks of FTS wax hydrocracking can be generated smoothly and accu-rately by the current method.The work is the basis of advanced elementary-step-level kinetic modeling.     

新型太阳能双喷射制冷系统的可用能效率分析

在特定工况下对新型的太阳能双喷射制冷系统进行了火用平衡分析,计算了火用效率、总火用损失及系统中各设备的火用损率和火用效率,探讨了发生器温度和蒸发温度对系统火用效率和火用损失的影响。结果表明,太阳能集热器的火用损最大,火用损率为91%,其次为气体喷射器,火用损率为5%。在其他条件一定时,系统存在一个最佳的发生器温度使系统的火用效率最高,总火用损失最小。当发生温度为75～120℃,蒸发温度为7～15℃,冷凝温度为35℃时,系统总能量效率为10%～18%,火用效率为0.3%～0.65%。     

基于链式循环二氧化碳重整的甲烷制甲醇过程火用分析

二氧化碳重整制甲醇过程对碳源高效利用和环境保护具有重要意义，可作为替代传统高能耗、高排放水蒸气重整过程的途径。用Aspen Plus软件模拟链式循环二氧化碳重整的甲烷制甲醇过程。结果表明，该过程的?损失主要集中在化学过程，占总?损的76.47%，其中燃烧反应与重整反应分别占41.62%和27.69%，而甲醇合成反应与水汽变换反应分别占3.55%与3.61%。与传统水蒸气重整制甲醇过程相比，在原料甲烷输入量一定情况下，二氧化碳重整制甲醇系统的重整过程比水蒸气重整过程?损失减少21.44%，水蒸气消耗量减少77.02%，整体系统二氧化碳排放量降低了25.89%，甲醇的产量提高了12.03%。随着重整反应温度的提高，?效率和甲醇产量均出现先升高、后平稳的趋势，并在980℃达到最大值。此外，较低的重整反应压力有利于提高甲醇产量。