基于[火用]分析的伴生气凝液处理工艺改造研究

为提高油田伴生气凝液处理工艺的产品收率和经济效益,降低其运行能耗,以某油田联合站为例,利用HYSYS软件建立了仿真流程,从能量数量和质量方面出发,通过常规[火用]和高级[火用]方法分析了设备及单元间的用能情况,并采用气相分流过冷进行了流程改进和优化,对改进前后的[火用]损和[火用]效率进行了评价。结果表明,各设备的[火用]损主要来源于自身的不可逆性,可避免的内源[火用]损在总[火用]损中占比较大,工艺改进后,重接触塔和脱乙烷塔内的冷量利用率更高,总功率从3943 kW降至3725 kW,可避免的内源[火用]损从62.1%降至50.1%。研究结果可为同类伴生气凝液处理工艺的优化提供实际参考。

核电厂回热机组热力系统[火用]分析

基于热力学定律对核电厂二回路回热系统进行[火用]分析。对回热系统进行控制体的划分,以[火用]平衡方程为基础,建立控制体[火用]效率矩阵方程和[火用]损失方程。对4种不同运行工况进行[火用]分析计算,将变工况与正常运行工况进行对比分析,结果表明:正常运行工况下,4号、8号控制体[火用]效率较低;2号、4号、8号控制体[火用])损失较高,可以对2号、4号、8号加热器进行改进;8号控制体的[火用]效率、[火用]损失等指标都比较大,因此可对8号加热器进行优化改进,以提高回热系统的经济性。

高纯镁砂球团煅烧竖炉的能量及[火用]分析

文章以某企业年产量为5.4万t的高纯镁砂球团煅烧竖炉为研究对象,基于现场测试的运行数据进行了能量及[火用]分析。计算得出高纯镁砂球团煅烧竖炉的热效率、普遍[火用]效率以及目的[火用]效率分别为6.65%、52.45%和2.37%。同时分析了竖炉系统的能量在数量上与质量上造成损失的主要原因,并提出针对性的节能措施。

燃气-蒸汽联合循环发电系统高级(火用)经济性分析

【目的】基于(火用)经济发展而来的高级(火用)经济分析方法,能够细化拆分系统组件的经济成本,深入探究经济成本形成的内在原因。【方法】在结合高级(火用)分析的基础上,采用高级(火用)经济分析法将燃气-蒸汽联合循环发电系统中各组件的成本拆解为内源性成本、外源性成本、可避免成本和不可避免成本,并对此进行计算。【结果】在设计工况下,联合循环发电系统中燃烧室的可避免(火用)损最大,为28.41 MW,占燃烧室(火用)损的26.55%。基于计算结果,对透平提出了不同的改进措施,降低了系统内源性和外源性(火用)损。系统中(火用)耗散成本占比最大的是内源性可避免部分,底循环改进优先级最高的是高压缸,其次是低压缸。联合循环发电系统中年度化成本外源性占比为80.59%,其中外源性可避免部分占比40.04%。【结论】研究成果可为系统提供多方面能效评价角度和优化成本的改进方向。

考虑[火用]效率的区域综合能源系统配置与调度双层优化

文章针对含高比例的可再生能源的区域综合能源系统,综合考虑能量的数量和品质,提出了一种计及[火用]效率的双层优化方法。首先,建立了区域综合能源系统电、气、热、冷多能耦合的模型,并对系统内涉及的能量和设备进行[火用]分析,分别计算其能量品质系数和[火用]效率;然后,建立了兼顾系统容量规划和调度运行的双层协同优化模型,其中上层以[火用]效率和经济性为优化目标进行容量配置,下层以运行成本最低为目标优化机组出力,从而得到最佳方案;最后,选取某区域综合能源系统进行算例分析。与其他方案相比,文章所提双层优化方法可以为区域综合能源系统提供更好的配置和调度方案,[火用]效率可以更好地反映能量真实利用水平,实现高质量用能。

液氢加氢站加注过程[火用]分析

氢能作为清洁无污染的高效绿色能源,正在逐步替代化石燃料成为能源结构发展转型的重要一员。相较于气氢,液氢密度高,是一种理想的储运方式。液氢加氢站则是氢能产业链中重要的一环,是连接供给侧与需求侧的重要基础设施。而国内对液氢加氢站研究较少,目前我国仅在平湖建成一座液氢加氢站。通过对液氢加氢站加氢过程中各部件造成的[火用]损失进行分析,得以对加氢全过程造成的能量损失进行评估,指导未来液氢加氢站及加氢站重要组成部件的优化设计方向。

面向余热回收的超临界CO_(2)动力循环高级[火用]分析

针对常规[火用]分析方法不能揭示部件总[火用]损中那部分是由自身不可逆性造成的以及有多少可以通过优化而避免的问题,对面向余热回收的超临界CO_(2)动力循环进行了高级[火用]分析,找出[火用]损来源,探究部件真实提升潜能。首先,从热力学、经济与紧凑性3个角度对回热式循环余热回收系统进行了多目标优化,进行了热经济与常规[火用]分析;继而,将每个部件的[火用]损细分为内源可避免、内源不可避免、外源可避免与外源不可避免4部分,进行了高级[火用]分析;最后,比较了常规[火用]与高级[火用]分析结果,揭示了常规[火用]分析方法的局限性。结果表明,经优化后系统净发电量、平准化度电成本与单位功率面积分别为6.24 MW、4.48美分/(kW·h)与0.19 m^(2)/kW;回热器总[火用]损率最高,约为36.7%。由于关键设备技术限制,系统极限[火用]效率相比理想工况低约7%,系统总[火用]损主要由部件自身不可逆性产生,其中有42.9%可通过部件改进而减少。在不同燃机工况下,透平具有最高的内源可避免[火用]损率。

计及[火用]效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法

为解决综合能源系统(integrated energy systems,IES)难以量质协同运行,且求解时间较长的问题,该文提出了一种计及[火用]效率的电-气-热综合能源系统多目标优化调度方法。首先,该文构建了IES模型,结合热力学第一、二定律,推导了该IES不同能源网络的源侧和负荷侧的[火用]方程以及[火用]效率等表达式;其次,为降低求解时间,提出了一个基于线性权重法的多目标函数求解与决策方法;最后,通过算例分析,验证了所提模型与方法的有效性。分析结果表明,相比于传统IES的优化问题,模型中考虑[火用]效率的多目标函数保证了能源品质的传输,促进了IES的量质协同运行,且该文所提求解方法的求解时间相比于遍历权重法降低了90.22%。

计及[火用]效率和供需双侧灵活响应的园区综合能源系统低碳经济调度

为实现园区综合能源系统的低碳经济运行及能源高效利用,本文提出了一种考虑[火用]效率和供应、需求双侧灵活响应的园区综合能源系统优化调度模型.首先,本文提出一种基于[火用]效率的园区综合能源系统低碳减排方法,该方法对碳排放的约束性强且无参数设置问题,可以实现降低系统碳排放量、减少能源品质损耗的双目标;其次,考虑系统中供应侧响应和需求侧响应,将二者与[火用]效率相结合进行协同优化,提升系统运行的灵活性;然后,以降低系统运行成本和提高[火用]效率为目标函数,建立一种经济、低碳、高效的园区综合能源系统优化调度模型;最后,通过设置多个运行场景,对比验证所提模型的有效性.算例结果表明,该模型能够兼顾系统的经济性、低碳性和能源优质利用性,可为园区综合能源系统低碳经济调度运行提供参考.

基于Sobol法的锂电池工业园区[火用]分析及热经济分析研究

锂电池工业园区可以充分利用资源优势,实现锂电池生产的规模化,然而规模化生产能量消耗强度大,带来了能源与环境问题,所以需要优化生产过程,以实现低碳化发展。目前对于锂电池制造过程的工艺优化研究较多,对园区层面系统性能的分析与优化的研究较少。旨在研究锂电池工业园区的能量生产和消费特征,并提出系统的优化改进方案。首先,建立了锂电池工业园区内典型设备和环节的稳态模型。然后,引入热经济学理论进行分析研究,构建了系统的[火用]分析和热经济学分析模型,并提出了基于Sobol法的工业园区[火用]分析和热经济分析方法。最后,通过算例分析验证了所提出方法的可行性和有效性。算例结果表明,热风炉在园区中的[火用]效率最低,总成本最高,对于系统产品[火用]成本的影响最大,需要重点改进其性能。

基于(火用)分析的煤制甲醇装置蒸汽系统节能优化

蒸汽系统为煤化工装置提供热能和动力。生产过程中,为了蒸汽管网的平衡,经常采用减温减压的方法,将高压力的蒸汽减压平衡到低压力蒸汽管网,造成了可用能的浪费。(火用)是评价蒸汽品质的标准,(火用)分析方法不仅能体现能源的“量”,还能体现能源的“质”。通过对系统减温减压过程的(火用)分析,探究蒸汽减温减压过程中可用能回收的途径,提升蒸汽能源的利用效率。

离心式CO_(2)逆布雷顿制冷系统的[火用]分析研究

离心式逆布雷顿循环(CRBC)是一种利用离心力势能-压力能转换的制冷循环,工质在旋转管内的离心和向心流动实现高效压缩和膨胀过程,为提升气体制冷循环的效率提供了潜在可能性。以CO_(2)为制冷工质,水为冷却介质,建立了离心式逆布雷顿制冷系统的热力学模型,并进行[火用]分析,研究系统的[火用]效率及[火用]损分布情况,为系统的评估及改进提供理论依据。研究结果表明:在相同送风温度下,加热器进口温度存在优化可能,系统最大[火用]损率出现在离心等温压缩、绝热压缩和向心绝热膨胀流动过程,分别约为20%,空气冷却过程和离心绝热压缩流动过程的[火用]损率较小且与加热器进口温度呈相反的变化趋势。离心式逆布雷顿循环的[火用]效高达19.2%,远高于CO_(2)逆布雷顿循环的8.1%、开式空气逆布雷顿循环的4.9%和闭式空气逆布雷顿循环的2.3%。

基于[火用]分析的温控负荷潜力评估与竞价策略研究

温控负荷一般需要进行潜力分析与聚合调控,但现有对温控负荷直接管控的调度模式影响用户的使用隐私。提出一种基于[火用]分析的温控负荷潜力评估与竞价策略研究。首先,通过[火用]分析得到人体的热舒适温度区间以精确评估居民温控负荷的调峰能力区间,进而确定居民温控负荷的响应能力;然后,考虑以虚拟电厂作为调控多个温控负荷的主体;基于温控负荷用户的效用函数得到价格-功率竞价曲线,提交用户侧温控负荷响应调节能力信息。最后,VPP接收多个用户的竞价曲线后,以虚拟电厂收益最大化为优化目标,以收购电价为决策变量,获取温控负荷的优化调度策略。仿真结果验证了基于[火用]分析的温控负荷潜力评估与竞价策略研究的有效性。

综合能源系统热能梯级优化及[火用]效率分析

为了提高系统的能源利用效率,提出了一种考虑[火用]效率及热能梯级利用的综合能源系统优化运行模型。首先,依照品质特性对热能进行分级,分析其梯级利用的可行性;其次,按照用热客户需求和供热实际对热能进行分级和梯级利用;最后,通过实际算例进行验证和[火用]效率分析。仿真结果表明,所提方案可以提高能源的利用水平,降低成本费用,为运行管理、能源利用提供指导。

跨临界CO_(2)液态储能系统关键参数及火用分析

基于热力学第一、二定律,建立了跨临界CO_(2)液态储能系统数学模型,分析了压缩机入口CO_(2)压力、储罐压力及压缩机前CO_(2)入口温度等参数对系统性能的影响。参数分析表明:提高压差有利于系统循环效率的提升,压缩机和冷却水的入口温度对系统的性能影响均存在最优的温度区间。火用分析结果显示:蓄冷器由于存在相变发生,火用损失最高,其次是机械部件和换热器,其中对机械部件改进可以有效提高系统的性能。

基于[火用]损分析的地源热泵地板辐射供冷系统运行优化

随着地板辐射技术的普及,越来越多的办公建筑选择使用地源热泵耦合地板辐射系统供冷,系统的高效运行日益受到重视。文章以[火用]损作为评价指标,运用3台热泵优化济南市某办公大楼供冷系统。将系统分为地埋管子系统、地板辐射子系统和热泵机组子系统,并建立了对应的[火用]损模型。在MATLAB平台上,使用快速非支配排序遗传算法降低系统总[火用]损,同时以3台热泵的负荷分配为自变量,寻求最优解集。结果表明:当运用遗传算法优化运行策略时,总能找到最优解集,使系统总[火用]损降到最低,并得到了系统的最佳运行策略;优化后的地埋管换热器的[火用]损虽然增加,但系统的总[火用]损却降低了7.3%,一天内热泵机组能耗也降低了16.66 kWh,其节能率达到了9.2%;从[火用]损占比来看,地板辐射子系统的[火用]损占整个系统损失的66.3%,因此通过对地板辐射子系统的优化改进,能够有效改善整个系统的总[火用]损。

CO_(2)跨临界双级压缩制冷系统的[火用]分析

目的:提升CO_(2)跨临界双级压缩制冷系统性能。方法:对该系统进行了常规[火用]分析与高级[火用]分析,围绕内源可避免[火用]损失、内源不可避免[火用]损失、外源可避免[火用]损和外源不可避免[火用]损失这4个方面进行各部件[火用]损失计算。结果:CO_(2)跨临界双级压缩制冷系统有很大提升效率的潜力。常规[火用]分析与高级[火用]分析所得优化部件的优先级不同。高、低压级压缩机和蒸发器的性能优化是提高系统能效的重点。结论:高、低压级压缩机和蒸发器的内源可避免[火用]损失分别占系统总内源可避免[火用]损失的20.9%,15.2%,36.5%,且通过改进高、低压级压缩机和蒸发器可分别减少其58.8%,49.3%,90.2%的[火用]损失,常规[火用]分析无法提供此类建议。

基于[火用]的新型冷端余热利用供热系统分析

以某315 MW亚临界机组为研究对象,构建了一种新型冷端余热利用系统,基于热力学定律和[火用]分析理论,对该系统的热力性能进行分析,并将其与抽汽供热、高背压供热和热泵供热方式进行比较。结果表明:新系统运行时,在一定的供回水温度及流量下,随着背压的升高,机组整体的热力性能先升高后降低,背压为23 kPa时热力性能达到最佳;在其他条件一定的情况下,相比于其他供热方式,供水温度越高,新系统优势越明显;新系统并不适用于供水温度过低的情况,回水温度为50℃时,其供水温度最低只能达到78℃。

戴云山黄山松群落生态火用空间异质性

热力学指标生态火用作为传统群落结构指数的补充,通过衡量物种包含的遗传信息量化群落生物热力学空间结构,评估其群落稳定性和健康程度。基于生态火用理论研究了戴云山黄山松(Pinus taiwanensis)群落乔木层、灌木层生态火用和结构火用的空间异质性及分布规律。主要结果如下:(1)乔木层和灌木层分别是群落生态火用和结构火用的主要贡献者。(2)黄山松种群在群落中具有更高的竞争能力和生存概率,群落生态火用贡献率为98.39%,对维持群落结构稳定性具有关键作用。(3)乔灌层的生态火用和结构火用在研究尺度上均具有强烈空间自相关,其空间异质性主要由结构性因素引起,所占比例大于75%。(4)乔灌层的生态火用和结构火用均呈明显条带状及斑块状分布,有多个明显高值区,等值线较弯曲且密集,空间异质性程度较高。研究确定了戴云山黄山松种群的热力学地位,黄山松在维系戴云山群落结构稳定和群落健康中发挥着重要作用,结果可为黄山松群落演替动态和可持续管理提供科学依据。

大型空分系统火用效率分析

应用稳流系统的火用方程对大型空分系统的空气处理系统和冷箱系统进行了火用及火用效率计算,进而可得知系统各个环节能源利用情况,同时简单介绍了减少火用损失、提高火用效率的一般措施。