天然气制烯烃发电多联产系统的模拟与火用分析

以天然气为原料,构建全新天然气制烯烃发电多联产系统,实现制烃系统和联合循环发电系统的有机耦合.采用Aspen Plus模拟软件对该系统进行流程模拟,计算出各物流的(火用)值,并对各单元进行热力学分析.输入输出(火用)分析结果表明,当甲醇合成单元的未反应气全部循环时系统的(火用)效率最高,为53.5%.从系统的(火用)损失量来看,(火用)损主要发生在天然气制合成气和尾气发电单元,两者分别占系统总(火用)损的36.4%和42.1%.     

电站锅炉(火用)平衡计算分析

本文探讨了燃料(火用)和烟气(火用)的计算,阐明锅炉(火用)平衡计算的类型和原则,给出电站锅炉(E—670/140型)(火用)平衡的计算结果,并指出降低锅炉(火用)损、提高锅炉(火用)效率的途径和具体办法。本文还对影响燃烧(火用)损的一些因素予以分析讨论。     

氧化铝生产蒸发工序的(火用)分析

为降低氧化铝生产蒸发工序的能耗,根据工业铝酸钠溶液的密度、比热容、各组分的活度因子和标准化学炯等性质,推导出工业铝酸钠溶液的(火用)计算式;对四效蒸发器一三级闪蒸器系统炯进行分析,计算蒸发系统及其各单元的(火用)效率和炯损系数.研究结果表明:蒸发系统的(火用)效率为13%19%;三级闪蒸器的(火用)效率较高,均超过了90%;四效蒸发器的炯效率较低,几乎都低于80%,其中第4效蒸发器的(火用)效率最低,为9%~12%;冷凝水和乏汽形式的外部(火用)损失和蒸发器内传热过程引起的内部(火用)损失是蒸发系统的2类主要炯损失,其(火用)损系数分别为0.273-4).301和0.291~0.329;虽然预热器的混合炯损系数仅为0.016-0.030,但其用能过程不合理,因此,建议加强冷凝水和乏汽的余热回收利用,优化蒸发系统的传热温差分布和操作参数,改进预热器的使用方式.     

压气机压气过程的(火用)分析

对压气机压缩过程的(火用)损失和(火用)效率进行了分析.结论表明,(火用)损失和(火用)效率均与进气流量、进口温度、进口压力及冷却水流量有关.不同压缩过程(火用)损失和(火用)效率也不同.为了取得较高的(火用)效率,应合理选择上述参量使实际过程尽量趋近于等温压缩过程.     

氯化铵回收的三效降膜蒸发系统的(火用)分析

利用黑箱和灰箱模型对氯化铵回收三效降膜蒸发系统进行了[火用]分析，找到了系统[火用]损的关键，即二次蒸汽的消耗引起的外部[火用]损．对各效蒸发器采用白箱模型，分析了蒸发器[火用]损的主要环节，结果表明，对于一、二、三效蒸发器，传热温差引起的[火用]损率分别为77．64％、68．59％和75．87％，降低传热温差引起的[火用]损是提高蒸发系统效率的主要途径．由于浓缩热引起的[火用]损也是不容忽视的，应提高系统的真空度，采用低温蒸发路线．     

制冷系统的(火用)效率分析

在简要地阐述了制冷系统(火用)析的基础上,对单级压缩氨制冷循环和双级压缩氨制冷循环进行了 详尽的(火用)损失及(火用)效率的计算,进而可以得知系统各个环节能源利用的情况.同时简单地介绍了减少(火用)损失、 提高(火用)效率的一般措施     

两级复叠式低温预冷设备的(火用)分析

为了辅助某换热器的性能实验并深入研究低温制冷机的性能,自行设计并搭建了一个两级复叠式低温预冷实验台.该实验台在低温级循环中加了一个回热器和冷凝器,当高温级循环辅助启动后,低温级循环可通过自身回热而实现独立运行并达到-60 ℃的制冷温度.采用(火用)分析方法对系统进行了分析,计算了各部件及整个系统的(火用)损失和(火用)效率,结果表明:高温级各部件的(火用)损失大于低温级各部件的(火用)损失;高温级气体冷却器及低温级回热器的(火用)效率较低.     

中小型厂氨合成流程的热力学分析比较

本文采用粗(米用)分析法对我国中小型合成氨厂的氨合成流程进行了分析比较,绘制了(米用)流图。结果表明,改善制气工艺、降低新鲜气中惰性气含量、适当提高循环气惰性气含量是最有效的节能降耗措施。适当提高合成压力,采用中置锅炉甚至前置锅炉回收合成废热也会收到较好的效益。     

冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和(火用)分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和(火用)分析.找出了系统(火用)效率和各部件(火用)损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统(火用)效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的(火用)效率相对于基本循环提高了24 %.     

用于冷中子源系统的氦制冷循环方案分析

为向冷中子源装置氢系统提供17．5K的低温冷源，设计了逆布雷顿循环的液氮预冷模式和4种膨胀机预冷模式，并对这5种循环模式进行热力分析和[火用]分析，获得了各循环模式下的主要热力参数并分析比较了各自的热力性质．结果表明：带液氮预冷和前置式并联膨胀机预冷2种模式的热力性能最好，[火用]效率最高；对于膨胀机预冷循环，并联模式优于串联模式，前置式优于后置式．循环系统[火用]损失部位主要在压缩机、膨胀机和换热器，减小这3部分[火用]损失的途径有以下方面：改善循环，减小系统氦的质量流量；提高压缩机的等温效率、膨胀机的等熵效率；改善换热器的内部温度、温差、压力分布及物流分配．本研究为中国先进研究堆冷中子源氦制冷系统的设计提供了数值基础。     

空调系统中各类(火用）负荷分析与比较

 从(火用)概念出发分析了空调系统中的各类(火用)负荷,探讨其在多种因素影响下的变化规律。为此,以室外空气状态为参考环境,建立了各类(火用)负荷的计算公式,包括室内显热(火用)负荷、室内潜热(火用)负荷、新风显热(火用)负荷和新风潜热(火用)负荷。以长沙某办公建筑标准层为例,分析了其空调系统在夏季工况下间隙运行时的空调负荷与风冷和水冷两种情况下的(火用)负荷。结果显示,空调负荷和(火用)负荷在范围及变化趋势上存在明显差异;空调负荷的品质很低,应采用低品位能源;新风潜热(火用)负荷在空调(火用)负荷构成中最大,采用表冷器除湿将产生大量冷凝水(火用)损;室内显热(火用)负荷的峰值比室内显热负荷要推后4h;采用水冷空调系统的(火用)负荷明显低于风冷空调系统的(火用)负荷。     

除湿转轮除湿性能及(火用)效率分析

建立了除湿转轮(火用)效率模型,应用除湿转轮传热传质数学模型和实验装置分析了通道中湿空气的(火用)及炯效率,研究了影响(火用)效率及除湿性能的因素.结果显示:吸附通道中作为收益的扩散戈用所占比例较小,表明除湿转轮的(火用)效率较低,回收再生过程排气中的热(火用)可以提高装置(火用)效率;当传递单元数NTU在0-2.5时.除湿转轮的(火用)效率及除湿性能随NTU的增加而迅速升高,当NTU2.5时,这一趋势变缓;除湿转轮在最佳转速下运行时其除湿性能及(火用)效率同时迭最大;提高再生温度可以提高除湿转轮的除湿性能,但其(火用)效率却随再生温度的增加而下降.     

具有新的溶液循环双吸收式热变换器(火用)分析

依据溴化锂溶液的热力学性质和热力学第二定律,对具有一种新的溶液循环的双吸收式热变换器的热力过程进行了(火用)分析. 结果表明:与普通循环相比,新的溶液循环不仅具有更高的性能系数和(火用)效率,而且吸收蒸发器具有更宽的操作范围. 当热源温度、冷凝温度和吸收器的温度分别为70、25和150 ℃时, 普通循环的(火用)效率是56.2%, 而新循环的(火用)效率是65.7%. 当在吸收蒸发器和再生器之间增加第二溶液热交换器时,新循环的(火用)效率可以达到 69.6% ,而且吸收蒸发器的操作范围进一步增加. 同时也讨论了其他操作参数对系统(火用)效率的影响.     

换热器(火用)分析与热经济学分析

对换热器的热量(火用)损失和(火用)效率进行了分析。指出为取得较高的(火用)效率,传热单元数和水当量比应仔细选择,它们有一最佳值。对换热器进行了热经济学优化计算,得出换热器最佳参数与燃料种类、发热量、价格、换热器传热系数、烟气进换热器温度和换热器单位传热面积投资有关,并对它们之间的关系进行了讨论。     

火电机组热力系统与设备损分布通用矩阵模型

为了揭示系统部件(火用)损分布进而探讨机组节能潜力,在深入分析各部件(火用)流特性的基础上,提出了火电机组热力系统与设备(火用)损分布的通用矩阵模型.将整个热力系统分为5个控制体,针对每一控制体建立质量平衡与(火用)平衡方程,再按各控制体(火用)流方向依序相连各控制体级模型构成机组矩阵模型.与已有的回热系统(火用)损分布矩阵相比,新建模型可量化评价系统中每一过程(或设备)的热力性能,并全面反映系统及各辅助系统的影响.实例结果表明,热力系统中不可逆性主要来源于锅炉,其(火用)损率达50.28%.所建模型准确便捷,适用于各类火电机组;(火用)损分布规律清晰,有利于挖掘各设备(或过程)的节能潜力;可为火电机组优化设计及经济运行提供有效工具.     

泛(火用)分析方法及其应用

为分析和评价原材料、能源、资金、劳动力等不同类别的要素资源在生产过程中的综合利用情况,提出泛(火用)概念和泛(火用)分析方法,建立系统的泛(火用)分析和评价模型,定义泛(火用)利用系数和可持续发展指数等量化指标.利用泛(火用)分析方法和模型对SKS炼铅系统和太阳能光伏发电系统进行分析和评价.研究结果表明:SKS炼铅系统等冶金生产系统的泛(火用)利用系数很低,可持续发展性较差,节能措施应以降低这类生产系统的不可再生资源特别是不可再生能源的消耗为主;太阳能光伏系统的町持续发展性能优越,其节能工作应以降低太阳能电池的制造成本和设备安装成本为主.     

SKS炼铅氧气底吹炉的(火用)分析

为揭示SKS氧气底吹炉内、外部不可逆损失的机理,采用(火用)平衡分析法建立SKS氧气底吹炉的(火用)分析模型,对SKS氧气底吹炉的能量、(火用)损失分布状况以及(火用)效率进行计算和分析,并对热、(火用)平衡2种分析方法进行比较.研究结果表明:当没有烟气回收装置和余热利用设备时,SKS底吹炉的(火用)效率仅为25.28%,排烟(火用)损失、输出产品的物理(火用)和内部化学反应等不可逆(火用)损失达74.72%,炉子的节能潜力很大;总(火用)流量为 1.527 275 2×1011 J/h,远远大于总热流量6.399 425 0×1010 J/h,说明(火用)平衡分析比热平衡分析更能反映SKS氧气底吹炉的物质流和能量流的本质,应推广采用(火用)效率来评价类似有色冶金炉窑的运行状况.     

船舶柴油机系统火用分析模型建立及计算

为提高船舶总能系统效率,降低EEOI值,建立船舶柴油机系统火用分析模型,对柴油机系统各设备火用效率和火用损率进行计算,并结合实船运转参数计算分析.结果表明,柴油机燃烧室的火用效率最低、火用损率最大,是影响船舶能效水平提高的关键.     

以液化天然气为冷源的超临界CO_2-跨临界CO_2冷电联供系统

为了提高超临界CO2布雷顿循环(SCO2循环)的低温余热回收效率,采用跨临界CO2循环(TCO2循环)作为底循环对再压缩式SCO2循环进行余热回收,并采用液化天然气(LNG)为冷源对工质进行冷凝,建立了以LNG为冷源的再压缩式SCO2-TCO2冷电联供系统,以同时输出电量和制冷量。对系统进行火用分析比较,并研究了关键热力参数对系统净输出功率、制冷量、系统热效率和系统火用效率的影响。结果显示:使用LNG作为冷源,降低了TCO2循环的冷凝温度,提高了低温回收热效率,系统的热效率(动力)在给定的条件下达到54.47%;提高LNG的入口温度,可以减小系统火用损;高温回热器换热效率增加,系统热效率和火用效率均增加;SCO2透平膨胀比增加,系统热效率降低,但火用效率增加;TCO2透平进口压力升高,系统热效率和火用效率均呈现先减小再升高后减小的变化趋势;随着冷凝温度升高,系统热效率降低,但火用效率先减小后增加。     

褐煤提质联产油工艺的数值模拟与火用分析

通过褐煤提质联产油工艺(LFC)实验装置进行芒来褐煤热解提质实验,取得流程模拟中需要的原始数据,在对LFC工艺流程模拟的基础上,对其进行火用分析,计算各操作单元的火用损失,分析火用损失产生的原因,指出提高火用效率的方法。结果表明:原煤处理量为1000.00 kg/h时,须补充甲烷37.80 kg/h;火用损失的主要原因是由于热量传递的不可逆性和化学反应的不可逆性;LFC工艺的火用效率为74.39％,可以通过改进工艺、回收利用半焦和热解气的物理火用来提高系统的火用效率。