碳捕集系统集成MVR热泵节能工艺耦合优化

化学吸收法碳捕集技术是燃煤电厂脱碳的重要途径,但高能耗制约了其发展。集成MVR热泵的工艺流程改进作为降低捕集能耗的重要手段,现有研究大多以软件模拟优化该流程,存在约束条件选取不灵活、参数优化仅对MVR环节局部优化和模拟流程繁琐等缺点。为弥补以上研究不足,以300 MW机组及年产量200万t碳捕集系统数据为基础,对集成MVR热泵的解吸单元进行约束条件设置灵活、优化过程直观的整体建模优化。首先建立MEA吸收CO_(2)热力学模型及MVR热泵设备数学模型,得到MVR热泵工艺流程设计参数。在此基础上,以最小等量解吸能耗为目标函数,对贫富液换热器小端差及二次蒸汽压缩终压进行优选。之后基于优选结果,在二次蒸汽压缩终压为140 kPa,贫富液换热器小端差为5℃时,对MVR系统闪蒸压力进行优化。优化结果表明,最优闪蒸压力为109.2 kPa,捕集系统最小等量解吸能耗为2.82 GJ/t(以CO_(2)计),相比于常规碳捕集系统节能率(5.61%)节能效果明显。对集成MVR热泵的节能优化方案的经济性分析结果表明,节能方案总投资为708.28万元,年净收益523.55万元,收益净现值为3449.2万元,投资动态回收期为1.5 a。

化学吸收法CO_2捕集解吸能耗的分析计算

推导出了化学吸收法CO2捕集工艺解吸总能耗的准确计算公式,根据年产量100万吨CO2的捕集工艺流程的节点参数,分析计算了解吸能耗中各项能耗的大小,并与Leites、晏水平、王海波等能耗估算公式结果进行了对比。分析表明,本文推导的能耗计算公式适用于设计后或运行时的能耗计算,在捕集工艺设计前可采用Leites、晏水平、王海波等公式估算解吸能耗。其中晏水平公式考虑了循环倍率,因此能耗估算公式的适用性强,循环倍率和比热容取值偏差不大时,估算精度较高。通过对推导出的解吸能耗公式的分析,即使吸收剂质量浓度、溶液的再生度、贫富液换热器的性能一定,仍能进一步降低解吸总能耗,并提出了进一步降低解吸总能耗的有效措施。

焦化防砂效果的影响因素分析

焦化防砂是一种防砂新技术 ,采取向地层内注入热空气使原油在高温下发生氧化裂解生成焦炭 ,从而将地层砂固结。通过实验的方法对影响焦化防砂效果的因素进行了分析。实验结果表明 ,注入热空气的最高温度是影响抗压强度的主要因素之一 ,只有在适宜的温度范围内 ,才能高效地得到固结的岩样 ;热空气达到预定的最高温度后 ,应该持续一定的时间 ,以保证一定的反应深度。化学反应前的温升速度与岩样抗压强度无关 ,在达到反应温度后维持足够的反应时间 ,所得岩样就能得到一定的抗压强度。空气流量越大 ,化学反应速度越快 ;当注入的空气量超过了化学反应所需的流量时 ,流量对抗压强度的影响不大。当反应生成适量的胶结物时 ,砂粒粒径越大 ,其固结抗压强度越高。此外 ,经过焦化处理的岩样的抗压强度还与砂粒粒度、油砂体积比、原油性质等因素有关。

稠油热采中H_2S生成反应实验平台建设

探究稠油热采中H_2S的生成机理和规律对H_2S预测、治理工作及热采油井生产安全有重要意义,为此搭建了稠油H_2S生成反应实验平台。该平台由反应物制备平台和H_2S生成反应系统实验台组成。通过H_2S生成反应热模拟实验,研究硫酸盐类型、时间、温度等反应条件对H_2S生成的影响,实现了科研项目和教学实验的紧密结合。实验鼓励学生自主设计实验方案,增强学生自主学习能力、动手实践能力和科研创新精神,在多元化的复合型人才的培养中发挥了积极地作用。

采用新工艺提高锅炉热效率

1.锅炉运行现状及分析 胜利油田某注汽站有6台高压注汽锅炉,平均运行时间在6年以上,有的达到11年,设备老化严重.2000年对4台锅炉的运行状况进行测试表明,热效率和干度都没有达到设计要求.6#锅炉热效率低,主要是因为排烟热损失大、锅炉表面散热损失多等原因.

油井热洗清蜡过程中耦合温度场数学模型的建立及其分析解

热洗清蜡是目前油田解决油井结蜡最常用的方法,掌握热洗清蜡过程中热洗水在井筒内的温度分布对于热洗清蜡效果至关重要。本文考虑了热洗液进入地层的漏失,以环空中的注入水和油管中的返回水为研究对象,推导得到了热洗水在注入过程中以及返回过程中的耦合流动和传热数学模型,并采用数学分析法求解得到了热洗水在注入过程和采出过程中的温度分布的分析解。

复合圆筒壁非稳态导热类问题的近似解法

建立了复合圆筒壁导热类问题的数学模型 ,采用Laplace变换和Stehfest数值反演技术对拉氏变换进行多次迭代反演 ,求得温度分布的近似解。室内复合圆筒壁的非稳态测温装置的测试结果验证了该解法的精度高 ,适用于不同的初边值条件或含内热源的导热问题 。

基于方法的CO_2捕集系统的热经济性评价

针对CO2捕集系统,提出了体现能量的质的评价指标——耗率.解吸耗率是解吸过程的过程性评价指标,直接反映了解吸过程工艺和设备能耗水平.抽汽耗率是CO2捕集系统的综合性评价指标,能合理全面地评价捕集系统蒸汽能量利用的程度.引入的减温效率衡量了抽汽在减温过程中可用能的有效利用程度.

压力对实际气体热力学能影响的宏观及微观分析

热力学能和焓是工程技术中用途广泛的热力学状态参数,压力越高,实际气体的热力学能和焓值越小,这与我们一般的感性认识背道而驰.本文采用宏观实际气体状态方程求偏微分及热力学能统计定义微观的角度,推导分析了压力对实际气体热力学能的影响,从理论上证明了实际气体的热力学能随着压力的升高而减小这一规律.

一种求解复合圆筒壁非稳态导热问题的新方法

为了求解复合材料内的温度分布,根据导热基本规律,建立了复合圆筒壁导热问题的数学模型。采用Laplace变换和Stehfest数值反演技术对拉氏变换进行多次迭代反演,求得温度分布的近似解。设计了复合圆筒壁温度测试实验装置。复合圆筒壁的非稳态测温装置的测试结果与利用高温四参数测试仪对注汽井的现场测试结果吻合良好,说明该解法的计算结果精度高,适用于不同的初边值条件或含内热源的导热问题,可应用于具体工程问题的分析计算。

工程热力学形象化教学方法探讨与实践

工程热力学概念多且抽象,导致学生学兴趣不强烈,同时,工程热力学是石油院校多数工科专业的必修课,对学生后续发展的作用明显。结合石油类院校专业特点,收集与热力学第一、第二定律、热力过程、工质热力性质等教学知识点有关的工程问题,转化为便于理论解决的科学问题,整合教学资源,编排形象化的案例用于教学过程;设计全程、多方面考核模式,兼并考察专业知识与专业技能。对工程热力学的教学方法和手段进行了探索与思考。实践表明,开展形象化教学与相关案例交流,有助于学生开展自主创新问题探讨,培养学生独立思考、勇于创新的精神,具有较强的实用价值;开展多方位考核方式,有助于跟踪测试学生学习效果,提高学习效率。

基于夹点技术的烟气处理系统的优化与评价

二氧化碳捕集系统节能技术受到了人们的广泛关注,但基本上集中在系统本身,鲜见有关烟气余热回收利用方面的研究报道,缺少具体的应用方案。然而,要进一步提高二氧化碳捕集系统的效率,就必须对烟气余热进行有效利用。为此,本文以某发电厂与660MW热电联产装置相配套的烟气处理系统为研究对象,首先采用问题表法确定了换热网络的夹点温度,然后通过冷、热物流间的"新"匹配对原换热网络进行改造,得出3种改造方案:烟气余热回收一级换热网络是高温烟气与胺补液之间进行匹配;烟气余热直接回收二级换热网络是高温烟气依次与富液、胺补液之间进行匹配;而烟气余热间接回收二级换热网络包括高温烟气与富液之间的间接换热。通过对以上3种改造方案投资费用的比较,发现烟气余热回收一级换热网络的投资成本最低,是最优改造方案。

热焦化防砂机理分析

热焦化防砂是通过向地层内注入热空气使原油在高温下发生反应从而将地层砂固结的一种防砂新技术.通过对焦化处理后的岩样组成进行组分分析,探讨了原油胶结机理.揭示出氧化作用使原油的部分原生胶质变成沥青质,沥青质受到高度的缩合作用而成为高分子量的苯不溶物.因此适合焦化防砂的油层,其原油必须含有一定量的原生胶质和沥青质.

焦化防砂室内实验研究

油井防砂工艺技术的研究与发展对疏松砂岩油藏的正常开采至关重要。焦化防砂是通过向地层内注入热空气使原油在高温下发生氧化裂解生成焦炭从而将地层砂固结的一种防砂新技术。为了对该项技术进行全面系统的理论分析与评价，设计并制作了一套焦化防砂实验装置，利用该装置进行了焦化防砂室内实验研究。焦化效果以岩样的抗压强度进行评价，实验结果表明，影响焦化后岩样抗压强度的主要因素为空气最高温度、处理时间和空气流量。此外，对焦化处理后的岩样所作的岩样组成分析揭示出，稠油胶结机理为氧化作用使部分油分和胶质变成沥青质，沥青质受到高度的缩合作用而成为高分子量的甲苯不溶物。由于新生胶质的氧化比原生胶质的氧化困难得多，因此适合焦化防砂的油层，其原油必须含有一定量的原生胶质和沥青质。

对动力设备效率的几点看法

一个合理的效率定义模式，应该从绝对量（损）和相对量（效率）两个角度准确地体现设备的热力学完善度—设备实际状况接近理想可逆状况的程度。从这一点出发，通过对蒸汽透平、燃气轮机等动力设备现行目的效率表达式的探讨，对该类设备的效率定义模式提出了不同的看法。

热工设备与装置收益效率分析

由收益■、最大收益■和收益■损组成的收益■效率能够准确体现设备与装置的热力学完善度，并能避免人为因素对■效率分析计算的影响．而确定收益■效率的关健就在于如何确定设备与装置的最大收益■．本文针对各种常见设备与装置的具体情况，阐述了确定最大收益■的原则与方法，给出了常见热工设备与装置的收益■效率表达式．

对蒸汽透平等动力设备Yong功率的探讨

Ｙｏｎｇ效率应准确体现设备或装置热力学完善度－设备或装置实际状况接近理想可送状况的程度。从这一点出发，本文通过对蒸气透平、燃气轮机等动力设备Ｙｏｎｇ效率表达式的探讨，提出了不同的见解和看法，给出一种新的目的Ｙｏｎｇ效率表达式，以能够准确体现设备对Ｙｏｎｇ的有效利用程度。

丙烷燃烧过程氮氧化物排放特性的数值模拟研究

为了对油田稠油开发注汽锅炉改烧石油液化气提供指导,文中对丙烷在小型实验装置内的燃烧过程进行了实验和数值研究.将基准工况下CFD模拟结果与实验装置内丙烷燃烧实验结果进行了对比,两者吻合较好,表明本文所用模型能够用于丙烷实际燃烧过程的模拟.对不同空气系数下丙烷燃烧过程的模拟研究结果表明,空气系数α在1.1~1.2之间存在一个最佳数值既能保证燃料在燃烧室内能够充分燃烬,同时又能有效抑制氮氧化物的排放.对采用烟气再循环时丙烷燃烧过程的模拟研究表明,NOx排放浓度随烟气再循环率增加而下降,但当烟气再循环率大于15%后,燃烧条件变差,烟气中可燃成分浓度上升较为明显.

高含硫天然气引射增压的数值模拟及硫析出分析

针对普光气田高含硫且井口压力不断降低的特点,提出了使用喷射器来将低压天然气增压输送的方案。高含硫天然气在引射增压过程中由于温度压力的变化,在喷射器内可能出现硫析出,单质硫的沉积会造成堵塞,还会加剧设备的腐蚀。建立了高含硫天然气引射增压数学模型,数值模拟了喷射器中天然气的压力、温度、速度分布特征。分析了引射系数的影响因素及引射增压过程中的硫析出的可能性.研究发现温度对喷射器内硫析出有重要的影响,所以可以提高工作流体入口温度来提高喷射器内的整体温度,从而减少硫的析出。

低温区余热源驱动的第二类吸收式热泵温升特性研究

第二类吸收式热泵能提升低温余热源的温度,而热泵的温升直接关系到余热利用的价值,这对于工程应用具有重要的意义,因此文中研究低温热源驱动的热泵温升特性.首先分析了在低温余热源下,余热源初温、终温及冷却水初温对热泵吸收温度的影响,分析结果表明,余热源温升不仅与余热源初温和冷却水温度有关,还取决于余热源回收利用后的终温,并且在相同的条件下,并联模式比串联模式能够得到更高的吸收温度;然后根据热力计算结果绘制了余热源初温在低温区(50℃~80℃)热泵的温升能力随余热源初温和冷却水初温变化的特性曲线;最后拟合出了相应温区下吸收温度与余热源初温、终温及冷却水初温之间的经验关联式,解决了热泵热力计算复杂,计算工作量大的问题,为实际工程中确定第二类吸收热泵的温升能力提供了依据.