转底炉直接还原工艺综合数学模型

为发展和深入认识转底炉直接还原工艺技术,建立了转底炉综合数学模型,该模型由转底炉本体热化学平衡、转底炉区域热平衡计算模型、余热回收模型、生球干燥模型、炉膛温度校核与尾气露点校核模型和转底炉流程模型组成.采用综合模型计算了该工艺流程的基本工艺参数.计算结果表明:煤气热值、废气排放温度和余热回收利用方案对整体能量消耗有不同程度影响,煤气发热值每增加50 kJ·m 3,理论燃烧温度提高22~25℃,煤气用量减少41~47 m3·t 1;空气预热温度平均每增加100℃,理论燃烧温度提高35~40℃,煤气用量减少90~103 m3·t 1.此外,应用此模型还可以计算任何原料和燃料等条件下的直接还原工艺参数,研究不同余热回收方案条件下的各个工艺参数的变化规律.     

气体水合物生成条件研究

建立了一套可视化气体水合物测试系统。利用该系统在264．76－288．96K温度范围内测定了合成天然气在纯水和乙二醇水溶液中水合物的形成条件。根据Van der Waals-Platteeuw的理想溶液等温吸附理论和Moshfeghian-Maddoc模型，给出了水合物相平衡计算模型。水合物形成温度的计算结果与实验结果的平均相对偏差仅为0．22％，说明该模型可较好地预测实验体系的水合物形成条件。     

氯化钠和酪氨酸增强PVP抑制水合物的性能

油气输送管道在一定条件下会形成水合物,可能导致灾难性的后果,通过注入动力学抑制剂,可以延迟水合物的形成。在11.7 MPa和293.1 K条件下,向高压反应釜内注入混合气体(甲烷、乙烷和丙烷),实验研究NaCl和酪氨酸(L-tyrosine)对聚乙烯吡咯烷酮(PVP)抑制水合物性能的影响。通过测量水合物的成核温度、诱导时间和耗气量,评判NaCl和L-tyrosine对PVP抑制水合物的效果。实验结果表明:添加1%(质量分数,下同)的PVP后,水合物的成核温度为282.7 K,诱导时间为45 min,耗气量为5.96×10~(-2)mol;然而,添加0.25%NaCl、0.25%L-tyrosine与0.5%PVP组合抑制剂后,水合物的成核温度为281.7 K,诱导时间为65 min,耗气量为5.19×10~(-2)mol,比蒸馏水系统的气体消耗量减少了约27%。因此,NaCl和L-tyrosine能明显提高PVP抑制水合物的效果。     

延长气田天然气水合物抑制剂注入量的确定

延长气田大部分气井采用高压集气工艺,在一定的温度和压力条件下,集气系统不可避免的会形成水合物。预防天然气水合物形成的方法有很多,其中在气井中注入水合物抑制剂的方法较为普遍。以延长某一气井为例,精确计算了井口天然气水合物抑制剂的注入量,然后对不同种类水合物抑制剂（甲醇和乙二醇）的操作安全性和经济性进行对比,从而确定最合适的水合物抑制剂。气井井口抑制剂注入量的大小与诸多因素有关,针对不同因素对抑制剂注入量的影响进行了综合分析,对延长气田实际运行具有一定的指导意义。     

蔗糖对四氢呋喃水合物分解平衡温度影响的实验研究

随着油气资源的开采趋于深海,对促进水合物分解的研究在管道解堵和水合物开采方面都具有重要的意义。实验测试得到蔗糖的质量分数分别为0.05%、0.5%、2.4%、9.1%、20.0%、33.3%和39.4%。实验结果表明体系中蔗糖的存在对THF水合物的分解有促进作用,能降低THF水合物的分解平衡温度且分解平衡温度随着蔗糖含量的增加而降低;当蔗糖的质量分数大于27.7%时,THF水合物的分解平衡温度降至冰点以下。热力学模型以液-水合物-气三相逸度平衡为起始点,根据THF水合物的特点对传统的逸度计算模型进行了适当的简化,用基团贡献法计算得到了实验体系下水的活度系数,并利用实验数据拟合得到了模型中用于计算Langmuir常数的两个重要参数,最后选定适用于其他参数的经验公式。用该模型预测得到的水合物分解平衡温度与实验得到的数据相吻合,说明该模型可用于预测常压下的THF+水+蔗糖体系水合物分解平衡温度。本文建立的模型对不同客体水合物的热力学模型的建立也具有指导意义。     

烟气余热回收技术在电厂中的应用

介绍了电厂烟气余热回收利用技术,酸露点的计算方法.利用烟气余热加热除盐水,把锅炉尾部烟气温度降低到接近酸露点,最大程度的提高锅炉效率,降低煤耗,增加发电量,降低CO.与SO2排放以达到节能与环保目的.     

原油储罐的热油循环工艺方案优化研究

分析了原油储罐热油循环加热方式的工艺特点,以能耗费用最小为目标建立了热油循环方案的优化数学模型。该模型属于非线性混合变量优化设计问题。根据模型的结构特点,采用分层优化策略进行求解。对大庆油田南三油库的热油循环工艺方案进行了优化。与优化前相比,系统耗电量降低16.4%,耗气量降低31.7%,总能耗费用节约28.9%。对储油罐在不同运行状态下的加热方案进行了优化,结果表明在热油循环加热方式下,储油罐在高液位,低温条件下运行更经济。     

油田水套炉的结构优化

油田水套炉是油气生产、输送中的主要耗能设备,国内水套炉整体技术装备水平不高.分析了油田水套炉传热的薄弱环节及其强化措施,在应用三维内肋管强化换热技术的基础上,设计了裙式火筒烟管结构,并对水套炉的结构形式进行了整体优化.设计开发的油田水套炉实现了高效化和小型化,水套炉热效率超过90%,而金属耗量降低到5.17t/MW.     

油田水套炉的结构优化

油田水套炉是油气生产、输送中的主要耗能设备，国内水套炉整体技术装备水平不高。分析了油田水套炉传热的薄弱环节及其强化措施，在应用三维内肋管强化换热技术的基础上，设计了裙式火筒烟管结构，并对水套炉的结构形式进行了整体优化。设计开发的油田水套炉实现了高效化和小型化，水套炉热效率超过90%，而金属耗量降低到5.17 t/MW。     

南海天然气水合物开采海底沉降预测

利用有限差分软件FLAC3D,模拟了温度-应力-流体三相耦合条件下不同开采方法时海底的沉降,比较了延长加热时间和提高开采温度时海底沉降范围。分析得出,距离开采井一定范围内的区域是开采引起沉降的主要区域,由于天然气水合物分解对天然气水合物层强度降低的影响很小,导致天然气水合物层强度降低的主要原因是与生产有关的排水所致;同时,神狐海域天然气水合物开采中,延长加热时间对沉降的影响比提高开采温度产生的影响明显,即延长加热时间的影响范围要比提高开采温度时的影响范围大。     

上循环管位置对平板型家用太阳能热水器性能的影响

对一种常见的平板型立式储热水箱家用太阳能热水器进行试验分析.搭建了自然循环平板型家用太阳能热水器的实验平台.测量了两种不同位置的上循环管对白天加热阶段储热水箱温度变化及对热性能的影响,通过测试数据分析对比了高、低位上循环管循环时,水箱内温度变化、分层状况,定义了十分钟内的平均效率,并进行了比较.结果表明:储热水箱升温阶段采用高位上循环管的水箱内部出现较好的水温分层;高位上循环管热水器的自然循环瞬时效率比低位上循环管热水器的瞬时效率高.     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。     

矿井地面固定式液态CO2防灭火工艺流程模拟

根据采空区煤自然发火的实际情况,在分析CO2相态的基础上,为了防止液态CO2在长距离输送过程产生干冰堵管,确定了液态CO2汽化输送的防灭火工艺流程,建立了液态CO2汽化管道输送的热力学模型.利用Aspen HYSYS V7.3软件模拟了液态CO2汽化管道输送过程及影响因素,通过对液态CO2汽化管道输送过程模拟与分析,得出了液态CO2汽化时摩尔流量与加热量、有效输送管长、管道出口温度等之间的关系,确定了加热器功率与管道入口温度、压力和管道出口温度、压力及管道长度之间的关系;根据不同矿井的实际情况,确定合理的加热功率,提高防灭火的效率,优化液态CO2防灭火系统的工艺技术参数,确保系统能够安全稳定地运行,研究成果对促进CO2防治煤层自燃技术体系的完善具有重要的意义.     

一种新型热电热泵热水器的研究

对热电热泵进行了热力分析，并通过改变热媒流量、热媒温差、电流输入等运行参数，对热电热泵进行了实验研究．结果表明：在近室温条件下，热电热泵作局部供热应用时，其供热系数达到1.6以上，比较直接电加热的形式，热电热泵装置不失为一种节能途径．在此基础上，研制了热电热泵快热式热水器，对热水器各部件的匹配进行优化，并对各环节进行了传热强化．该热水器独特的热媒流程一方面回收了排水废热，同时提高了热电热泵性能．对样机进行性能测试表明，样机比普通电热水器节省电耗40％以上．     

连铸中间包钢液加热方式的模拟

研究采用模型实验法，以重庆特殊钢厂弧型连铸机、成都无缝钢管厂水平连铸机为原型，探索了中间包感应加热的温度场和升温效果，实验中使用了微机采集数据，并对数据进行系统的处理，在此基础上与电渣加热模型实验比较，结果表明：两种加热方法都可以提高中间包内的钢液温度，只是温度分布有所不同。模拟感应加热的热效率可达８０％，对结果进行了无量钢化处理，推算出热态中间包的温度分布。     

非出水时段电热水器加热时间与能耗的预测模型

首先,通过对电热水器加热过程热平衡方程的解析,导出壳体内水温在加热过程中的理论计算公式.在此基础上,提出电热水器水温加热到设定温度所需加热时间与加热能耗的理论预测模型,并通过计算值与实测值对比,验证预测模型的有效性.最后,通过对不同工况的计算,考察不同因素对加热时间和加热能耗的影响.研究结果表明:随着水容量和设定温度的提高,加热时间和加热能耗显著增加;初始水温提高,加热时间和加热能耗明显减少;加热功率增加,加热时间呈指数减少,加热能耗减少不明显;保温性能和环境气温的提高有助于减少加热时间和加热能耗.     

多元热流体吞吐水平井热参数和加热半径计算

多元热流体吞吐已成为海上稠油的主要热采方式。为优化注入参数,对水平井井筒沿程热力参数和加热半径进行预测。考虑井筒流动与油层渗流的耦合,建立水平段井筒中多元热流体流动和换热的数学模型。计算多元热流体水平段沿程压力、干度和加热半径分布,分析气体含量、注入速度等因素的影响。结果表明:在注入过程中,水平段沿程压力和蒸汽干度逐渐下降,加热半径呈先下降后上升的"U"型变化;保持其他条件不变,适当降低非凝结气体含量、增大注入流量,有助于扩大加热范围。     

电热器蓄热技术

为了解决电热器电、热功率不匹配的问题,提出了一种可蓄热的矩形电热器结构,并建立了传热过程的物理和数学模型,提出了5种电热器蓄热、放热工艺制度,分析了各工艺制度下的边界条件,应用MATLAB进行了数值求解,得到各种工艺制度的温度分布云图及传热规律.计算结果表明,电热器内不同位置的温度变化规律相似,并且当加热面温度达到设定的安全温度时,蓄热率大于96%,可以满足供热要求,应尽量缩短恒壁温加热过程的时间,以减少散热损失.     

移动式烘干炉加热系统的改进设计

针对远红外线烘干炉直射对烘干材料品质结构破坏这一问题,采用有限元数值方法对烘干炉加热系统进行了改进设计,单独在烘干箱外部设计了一个电加热器．先用鼓风机把外界冷空气送入加热器内进行均匀加热,然后通过风道将热风送入烘干箱内对原材料进行烘干,从而避免了远红外线对烘干材料的高温辐射．结果表明,采取改进后的烘干炉不仅克服了以往的不足,还比原加热炉节约用电5％～10％．