不同运行环境蒸汽动力系统特性

环境温度和压力作为蒸汽动力系统的自然工作条件,对于动力系统尤其是增压锅炉装置运行的安全性及经济性有重要影响。建立了蒸汽动力系统仿真模型,对不同环境条件下的动力系统运行特性进行仿真研究。结果表明:环境温度越高,涡轮增压机组辅机功率及蒸汽消耗量越大,动力系统燃油消耗量越大;环境压力越低,涡轮增压机组辅机功率及蒸汽消耗量越大,动力系统燃油消耗量越大;动力系统负荷越低,辅助汽轮机在为压气机提供功率时所占的比重越大。     

快速降负荷船用涡轮增压机组动态特性仿真

船用涡轮增压机组在快速降负荷过程中,维持合理的风油配比,保证燃烧正常以及避免压气机发生喘振是需要关注的重要问题。建立由增压锅炉、涡轮增压机组等主要设备构成的蒸汽动力系统仿真模型,对不同负荷突降程度下的涡轮增压机组动态特性进行仿真研究,仿真结果表明：动力系统负荷由100%突降至20%,旁通挡板打开持续时间约为5 s,排走过剩空气;在快速降负荷过程中,负荷突降幅度越大,压气机瞬时喘振裕度越小,越易发生喘振;系统最终稳定负荷越低,压气机喘振裕度越小,越易发生喘振。     

回汽保护控制下舰用蒸汽动力系统响应规律

回汽保护是缓解蒸汽动力舰船紧急减速时汽包压力骤升幅度、提高舰船机动性的有效措施。建立增压锅炉、主汽轮机、调节阀等设备模型,集成了回汽保护系统仿真模型,并应用试验数据对仿真模型进行了校验。对不同回汽保护控制条件下蒸汽动力系统响应规律进行仿真研究,研究结果表明:倒车调节阀开度越大、开阀时间越短,汽包压力骤升幅度越小,回汽保护效果越明显;倒车调节阀开度越大,冷凝器喉部最高温度越高,而开阀时间对于冷凝器喉部最高温度无明显影响。     

舰船快速减速过程中主动回汽控制仿真

主动回汽控制是舰船蒸汽动力系统在快速减速过程中,避免蒸汽压力急剧上升影响系统正常运行的一种有效措施。建立增压锅炉、主汽轮机、调节阀、冷凝器等模型并集成了蒸汽动力系统仿真模型。研究不同主动回汽控制条件下动力系统的响应规律,研究结果表明：倒车阀的最大开度为30%～35%;倒车阀最大开度保持时间越短,回汽控制效果越好。     

压缩机组冷凝液抽提泵防气蚀改造

中原大化尿素装置是从意大利斯纳姆公司成套引进的,采用该公司开发的氨气提法尿素生产工艺,其中CO2压缩机组属于重要设备,而P117B泵作为机组的重要辅机重要性不言而喻,P117B泵是CO2机组蒸汽冷凝液抽提泵,该泵是两级叶轮导叶增压的立式离心泵,由于泵的吸入口压力低,经常气化造成泵壳内气蚀,叶轮、导叶损坏,一旦该泵故障,将严重影响机组的安全运行。     

高压蒸汽管道保温研究

计算了不同管径和保温厚度下蒸汽管道输送高压蒸汽的热损失和温度降。结果表明:保温厚度越大,蒸汽的热损失越小、温度降越小;保温材料导热系数与蒸汽的热损失呈正比;环境温度越高,蒸汽的热损失越小;环境风速对热损失的影响不大。同时研究了保温材料选择和保温结构对节能的影响。     

平板式环路热管性能的实验

针对一款基于并联式平板蒸发器的小型环路热管进行了实验研究,分析了冷凝器位置以及摆放方式对环路热管运行性能的影响。实验表明：该环路热管能在低功率（20 W）时各种摆放方式下顺利启动,并具有良好的工作性能,其最大热负荷达到130 W,此时热阻为0.21 ℃/W;该热管水平放置时,蒸汽管线长度越短,启动性能越好,最大热负荷越大;运行功率越大,蒸汽管线长度对运行性能的影响越明显。并联式平板环路热管具有很好的反重力特性,能够在各种竖直放置状态下正常运行;该环路热管竖直放置且储液器位于蒸发器下方时,系统的运行性能最好。     

帝斯曼润滑级尼龙材料被用于新一代导轨

正据了解,帝斯曼集团的润滑级Stanyl~#174;PA46材料被用于新一代高效节能涡轮增压汽油引擎正时系统的低磨耗链导轨。此新一代高效节能涡轮增压汽油引擎大量使用了近年来在F1赛车中日益成熟的高新技术,代表了当前引擎小型化的最高水准,实现了驾驶性能和燃油消耗的     

印染丝光淡碱液MVR蒸馏系统研究

基于NaOH碱溶液泡点温度随浓度变化明显的特性,建立单效两级压缩、双蒸发器分级压缩和二效两级压缩3种MVR蒸馏系统,并利用Aspen Plus软件进行了仿真研究。结果表明,固定工况下,双蒸发器分级压缩系统存在最优蒸汽压缩分配方案使系统新鲜蒸汽消耗量最低;二效两级压缩MVR系统运行费用低于单效两级压缩和双蒸发器分级压缩MVR系统,且蒸发水量越大优势越明显,但蒸汽压缩机总体积流量大于双蒸发器分级压缩系统,实际应用时需综合考虑蒸汽压缩机的投资成本进行系统选择。     

600MW火力发电厂引风机RB事故分析

大型机组在运行中,当主要辅机发生故障跳闸,造成锅炉出力无法满足机组负荷的要求、机组实发功率受到限制时,为了适应运行设备出力,机组协调控制系统自动将机组负荷迅速降到尚在运行的辅机所能承受的目标负荷值,并控制机组在允许参数范围内继续运行而不停炉,这一过程称为辅机故障快速减负荷(即RUNBACK,简称RB)。     

炼化装置热网联运存在的问题及建议

针对炼化装置热网联运过程中蒸汽管网末端温度偏低,分析了管线输送过程中的理论热损失和实际热损失,推断要满足蒸汽管线末端最低温度时起点的最低温度。对比燃机排气特性在不同负荷运行下设计与实际运行的差异,余热锅炉初始设计产汽量与实际产汽量的区别以及热网的供需平衡,提出了提高4.2MPa中压蒸汽产量,避免中压蒸汽减压至低压;停输化肥厂中压蒸汽;优化燃机余热锅炉运行;提高余热锅炉运行效率;减少电力工程部至化肥厂蒸汽管线热损失运行改进措施,并要求上级生产运行部门要根据各用户蒸汽需求,及时调整燃机余热锅炉运行,尽量使整个热网系统高效运行。     

Enhancing the Efficiency of SOFC‐Based Auxiliary Power Units by Intermediate Methanation

Fuel‐cell‐based auxiliary power units benefit from the high power density and fuel flexibility of solid oxide fuel cells (SOFCs), facilitating straightforward onboard fuel processing of diesel or jet fuel. The preferred method of producing the fuel gas is autothermal reforming, which to date has shown the best practical applicability. However, the resulting reformate is poor in methane, so that cell cooling is not supported by internal methane steam reforming. Accordingly, large flow rates of excess air are required to cool the stack. Hence, the power demand of the cathode air blower significantly limits the net electrical power output of the system and large cathode flow channels are required. The present work examines attempts to further increase the system efficiency in middle‐distillate‐fueled SOFC systems by decreasing the cathode air flow rates. The proposed concept is generally based on inducing endothermic methane steam reforming (MSR) inside the cells by augmenting the methane content in an upstream methanation step. Methanation, however, can only yield significant methane production rates if the reaction temperature is limited. Therefore, four process layouts are presented that include different cooling measures. Based on these setups, the general feasibility and the benefit of intermediate methanation are demonstrated.     

The Curacao KAE-LT-MED and auxiliary steam turbine project: A model for dual purpose MSF plants replacement

KAE, the water and power company of Curacao, has contracted to replace its older and less efficient MSF plants with a 10,000 m³/day Low Temperature, Horizontal Tube, Falling Film, Multi Effect Distillation (LT-MED) plant.The plant operates at a top brine temperature of 70 degrees C and requires steam at only 0.34 bar a.However, motive steam is available, as extraction from the power station's turbines, at 2.55 bar a, 155 °C, as required by the higher temperature MSF plant. This excess pressure potential is used to generate 3.1 MW of power in an auxiliary low pressure steam turbo-generator, thereby improving overall economy and lowering desalted water cost to a level unequalled by any other system. The paper describes the power station turbine, auxiliary low pressure turbo generator and LT-MED plant combined scheme, its operational features and economics.     

高速运载器发电/制冷联合系统稳态性能

目前高速运载器的研究已成为国内外航空科学领域的热点问题,速度的提高导致传统的空气热沉已经不能单独作为环境控制系统的制冷工质,同时电子设备的剧增带来更多的热负荷和更大的电量消耗,因此发电量和制冷量成为制约高速运载器性能提高的两大难题。从最基本的空气压缩制冷循环出发,结合现有的燃油作为热沉的环境控制系统,提出一种新型的高速运载器发电制冷技术方案,并对其稳态性能做出详细的分析研究。该方案可以充分利用燃油作为热沉,在保证燃油不超过安全温度限时将机载热负荷有效传递给燃油,最后送入发动机燃烧,而且可以实现利用高温高压的空气作为动力驱动发电装置,满足高速运载器对于电能的需求。经过详细的理论计算和计算机建模仿真,得出的研究结果表明,在1.45 kg·s^-1、644℃和3.89 bar（绝压）的引气条件下,通过调整系统的各个部件参数,保证燃油最高温度不超过150℃时,系统的发电量可以达到200 kW;同时在100 kW热负荷条件下可以将舱室的温度控制在30℃左右,能够很好地满足高速运载器对于电能的需求和热负荷的控制。     

基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统热力性能分析

热泵蒸汽技术相比电锅炉及燃煤、燃气锅炉制取蒸汽,具有更高的一次能源利用效率,并且不产生CO₂和NO_x,符合我国节能环保发展战略。本文提出一种基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统,采用两级冷凝直接制取低压蒸汽,再通过蒸汽压缩升压至0.7MPa。并基于EES软件建立数值模型,分析冷凝温度T_cond、蒸发温度T_evap、经济器温度T_econ、喷气率β_g对冷媒压缩机功耗W_refri、蒸汽压缩机功耗W_vapor和系统能效系数COP的影响。结果如下：基于蒸汽压缩的热泵蒸汽系统,制取165℃的饱和蒸汽,在T_evap为50℃、T_cond为93℃时,系统COP为2.996,制取1t蒸汽消耗功率仅为247kW·h;系统COP随T_evap的升高逐渐增大,但是T_evap的升高需要更高的热源温度;蒸发温度不变时,系统存在最佳的T_cond、中间冷却温度T_econ和喷气率β_g,当蒸发温度T_evap为50℃,最佳冷凝温度T_cond为93℃时,最佳经济器温度T_econ为65℃,最佳喷气率β_g为0.13。     

钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统耦合优化及应用

煤气、蒸汽和电力是钢铁联合企业能源系统的重要组成部分,其消耗占钢铁企业总能耗的60%左右。合理地制定能源系统的生产以及燃料消耗、电力采购计划,对企业降低成本、减少环境污染有着非常重要的意义。针对煤气-蒸汽-电力系统的燃料结构、设备类型、工况变化等特点,以经济运行成本和环境成本最小为目标函数,建立了针对该系统的耦合优化模型。该模型综合考虑了富余煤气的波动、蒸汽和电力的动态需求、多燃料结构、分时电价等影响因素,并使用GAMS进行优化求解。将模型应用到某大型钢铁联合企业,结果表明该模型能够为钢铁企业煤气-蒸汽-电力系统提供合理的生产计划方案,实现了富余煤气的合理分配以及能源的高效利用,降低了能源系统运行成本,提高了企业的经济效益和环境效益。     

干-湿冷却系统对空冷机组热经济性影响的分析

受环境温度影响, 空冷机组夏季工况的运行背压高, 严重限制了机组的带负荷能力, 并影响机组的热经济性和安全性。分析了一种干-湿混合冷却系统, 将汽轮机排汽分流出一部分通过循环水冷却, 以降低机组夏季工况背压。建立了干-湿混合冷却系统对机组热经济性影响的数学模型, 并以某330 MW直接空冷机组为例揭示了机组背压和净功率随主蒸汽流量、湿冷分流量以及环境温度的变化规律。结果表明:主蒸汽流量为1120 t·h^-1、湿冷分流量为175 t·h^-1时, 机组出力从326.266 MW达到330 MW满负荷运行, 提高了3.734 MW, 背压由46.8 kPa下降到31.9 kPa, 机组的热耗率降低了110.9 kJ·(kW·h)^-1, 发电标准煤耗率降低了4 g·(kW·h)^-1。     

Analysis of Technology Potential of a Metal-based Latent Heat Storage for Backup Process Steam Supply

An analysis of technology potential of a metal-based high temperature latent heat storage for the application of process steam backup for industrial parks in Germany was carried out. To investigate the integration of the storage into a process steam network, dynamic process simulations were performed. Furthermore, the analysis includes ecological and economical calculations for various fuel types of industrial power plants, plant sizes and auxiliary fuels. Basis of all calculations is an extensive research conducted on the industrial parks in Germany with a dedicated power plant and process steam utilization.     

辅助冷凝器冷却水量对闭式热泵干燥系统性能的影响

针对目前工业生产中金属件清洗干燥工艺中常用干燥方式存在能耗高且环境不友好的现状,提出并建立了一种采用直接串联式辅助冷凝器的闭式热泵干燥系统。基于所搭建的性能测试台,实验研究了流经辅助冷凝器的冷却水量这一关键参数对系统运行工况参数、制热/制冷量、系统功耗、性能系数（COP）以及单位时间除湿量（MER）和单位能耗除湿量（SMER）等性能参数的影响。结果表明：冷却水量为30.6kg/h时,冷凝器出风温度达72.8℃;随着冷却水量的增大,系统制热/制冷量、功耗、冷凝器出风温度及MER均呈现下降趋势,COP维持在5.6左右;MER最高可达3.80kg/h,SMER最高可达1.44kg/(kW·h),MER和SMER的变化趋势相反,故生产实际中需要综合考虑冷却水量对两者的影响;另外,在实验研究工况下最大冷却水出水温度达65.2℃,可为工业生产提供可应用的热水,使能源得到充分地回收利用。研究结果可为闭式热泵干燥系统在金属件清洗干燥工艺中的应用及其节能降耗提供新的思路和参考。     

Analysis of radial flow reformer for fuel cell applications

In this paper, the performance of a radial flow reformer is analyzed. Fundamental principles of reaction engineering are utilized to design this reactor where methane is reformed to produce sufficient hydrogen to generate 20 W of power in a fuel cell. It is shown that the radial flow geometry leads to modest pressure drop. The reactor operates at a pressure of 150 kPa, a steam to methane ratio of 3 and an inlet temperature of 848 K and is able to generate sufficient hydrogen for 20 W of power. The heat duty required for the reformer is approximately 43% of the power generated.