欧盟PFAS限制提案解读及其对制冷空调行业影响与应对

在《〈关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书〉基加利修正案》的履约和“双碳”目标的双重驱动下,制冷剂替代是制冷空调领域最为关注的热点之一。采用热物性相近的低GWP的HFOs制冷剂和天然制冷剂作为替代品,实现HFCs的削减被认为是较为合适的替代技术路线;但随着2023年2月欧盟出台的PFAS限制提案,引发了对HFOs制冷剂替代前景的担忧,这可能影响全球制冷剂替代发展。因此,首先对PFAS物质进行了介绍,分析了含氟制冷剂与PFASs的关系,并对PFAS法案的形成脉络和关键内容进行了解读,总结了不同领域对此的观点,希望对未来制冷剂替代方案的制定提供一定思辨意义和参考价值。

HFC-134a氧化热解的机理和实验研究

我国面临巨大HFCs制冷剂销毁压力,亟需研究高效且温和的HFCs制冷剂降解方法。本文结合实验与量子化学计算,以典型HFCs制冷剂HFC-134a为研究对象,以降解率为主要衡量标准,研究制冷剂降解的高效途径。从量子化学的角度,研究了HFC-134a自热分解与氧化热解条件下的反应路径,在两条路径下,均易产生CHF=CF_(2)与HF等可检测到的稳定产物。自热分解过程中,第一步化学键的断裂是决速步骤。氧化热解路径相较自热分解路径,反应能垒低,有利于反应快速发生。从实验的角度,发现在240~360℃温度范围内,随着温度的提高,HFC-134a的降解率由11%提高至66%,通过反应动力学常数拟合计算,得到HFC-134a的指前因子为7471.04 h^(-1),表观反应活化能为54.16 kJ/mol,与模拟计算所得化学反应能垒相吻合。

相变材料对储热系统换热速率的影响

相变材料(PCMs)是潜热储热系统的核心媒介,而相变温度、导热系数及储能密度是选择PCMs的最关键三大因素.通过热阻模型相对热阻变化,对PCMs以上三个因素分别对储热系统换热速率的影响进行了分析.结果表明,PCMs的导热系数提高到2倍时对系统的换热效果提升显著,提高到5倍以后继续提高导热系数增强系统换热速率效果几乎已失效;在蓄热过程中PCMs相变温度越低,换热速率越快,在释热过程中恰好相反;提高储能密度对系统的换热速率并没有影响,只是相应倍数地延长了蓄/释热功率的时间.

超超临界650℃机组BEST方案热力性能研究

针对超超临界燃煤机组背压抽汽汽轮机(backpressure extraction steam turbine,BEST)方案的研究现状,建立了含BEST的超超临界燃煤机组的变工况计算模型和㶲分析模型,深入探究了主蒸汽流量、温度、压力,汽轮机背压以及BEST回热抽汽级数对机组热力性能的影响规律。结果表明:机组的㶲效率随主蒸汽流量先升高后降低,在主蒸汽流量为750 kg/s时达到最大值(52.42%);机组㶲效率随主蒸汽温度和压力的增大而提高,随汽轮机背压的增大而降低,在低负荷时机组热力性能受背压的影响更大;此外,BEST回热抽汽级数对机组热力性能的影响十分显著,级数为4级时与系统设计方案匹配度最好,热力性能最优。所述计算方法和BEST回热抽汽级数选择方案,可为超超临界机组方案设计与运行优化提供参考。

相变材料的特点及热物性分析

相变材料(phase change materials,PCMs)是潜热储热技术的核心储热媒介,因此选择合适的PCMs需综合考虑到多种因素,而相变温度、储能密度和导热系数是衡量PCMs适用性的最关键因素.对典型的固-液相变的不同类型PCMs特点进行了归纳和比较,结果证明研究多种高性能兼容的复合材料是PCMs应用的发展方向.通过理论分析得出:在设定工作温差50℃范围内常用PCMs相变潜热≥100 kJ/kg时,单位质量储热密度与PCMs的相变温度不再相关;PCMs的相变温度越高,系统的有效输出温度范围越宽,系统输出越灵活;PCMs的相变潜热越大,系统在有效温度范围变化时释热效率越稳定.因此在50℃工作温差范围内选择相变潜热高、兼顾较高的固液平均比热容和相变温度高的PCMs时系统的输出性能更优越.

糖醇类相变材料热稳定性研究进展

糖醇类普遍具有较高的熔化焓值,比起常用无机和其他有机材料综合性能凸显而被作为中温相变候选材料备受关注。但是目前糖醇类作为相变材料在工程实际应用却很少,其主要原因除了过冷度大,导热性能低以外,糖醇类熔化焓的热稳定性是决定其应用的关键基础因素,而之前多数研究对此关注度不够。因此,重点围绕对糖醇类熔化焓热稳定性的相关研究,阐述了糖醇类熔化焓在储热过程中衰减的原因,相关机理分析,提升熔化焓热稳定性的方法,熔化焓动力学预测模型对熔点调控延长糖醇类相变材料预期使用寿命的相关研究进展,为重新评估糖醇类作为相变材料的适用性提供了思路和方法,也为糖醇类实现工业应用提供了研究方向。

内燃机余热有机朗肯循环工质筛选研究

汽车发动机余热资源品位高、回收潜力大,适合使用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)进行回收利用。本文中针对内燃机余热有机朗肯循环的特点提出工质筛选条件,并根据实际系统的性能和成本分析,提出以总净功量、热效率和膨胀机的膨胀比与尺寸参数等为评价指标的系统评价方法,对筛选出的备选工质进行评价。结果表明,工质的表现主要与临界温度和分子复杂度有关,ORC系统的性能与工质的临界温度呈正相关,系统成本则与工质的分子复杂度呈正相关。因此,临界温度较高而分子复杂度偏低的工质R1233zd(E)是7种备选工质中的最佳选择。

废弃制冷剂降解方法研究现状及思考

部分人工合成制冷剂由于存在环保问题,目前正按照环保公约进行淘汰。淘汰后的废弃制冷剂需要进行降解销毁,我国是目前国际上主要的制冷剂生产和消费国,因此面临着巨大的废弃制冷剂销毁压力。总结归纳了废弃制冷剂目前主要的降解方法,包括焚烧热解法、等离子法、催化分解法等技术路线的研究进展,并对未来可能的发展方向进行思考与讨论。

医用大型蒸汽灭菌器蒸汽“冷点”分布特性研究

医用大型灭菌器承担着医疗器械的消毒灭菌工作,关系到患者的生命安全。医疗器械灭菌过程内部的温度,尤其是局部的“冷点”温度的监测对灭菌质量有着决定性的影响。本文采用实验和数值模拟方法对医用大型灭菌器内内部冷点分布情况进行研究,为医用大型蒸汽灭菌器的计量校准和溯源提供技术依据。研究发现高温灭菌室内温度并非全部均匀分布,以点盖全的监测手段在医院灭菌监控中存在不足,单靠某一测点温度来维持除菌时间并不可靠。灭菌过程中蒸汽的流速对灭菌室内“冷点”分布极其重要,随着入口蒸汽速度的增加,温度的最大值与最小值之差逐渐减小,局部低温区域将逐渐消失;对于非满载工况,室内温度变化相差较大,传统冷点测试方法不适用。

论我国受控制冷剂销毁的紧迫性及潜在新技术开发的重要性

含氢氯氟烃HCFCs和具有高全球升温潜能值的氢氟烃HFCs,作为《蒙特利尔议定书》规定替代和削减的主要对象,未来几十年间处理需求量巨大,因此受控制冷剂的销毁处理是制冷剂替代工作推进的重要一环。常用的受控制冷剂销毁处理方式主要有液体喷射焚烧法、转炉焚烧法、等离子分解法及催化降解法等。本文首先综述了受控制冷剂销毁处理技术的研究进展及应用现状,同时介绍了一种低能耗、环境友好的连续高效降解废弃制冷剂的潜在新工艺路线——太阳能光热催化降解技术,并希望通过提出制冷剂回收销毁环节的发展建议来给制冷剂产业注入新的活力。

基于[火用]分析法的供热机组变工况特性研究

鉴于供热机组常在非额定工况下运行,建立了供热改造机组的变工况计算模型,以国能泉州电厂300 MW凝汽式供热改造机组为例,分析了供热机组变工况运行的热力特性,并从能量品位的角度定量计算了变工况条件下供热机组的[火用]效率和局部[火用]损失率。结果表明:在特定热用户条件下,随着主蒸汽流量的增加,热电厂的总热效率呈下降趋势,而发电热效率和[火用]效率均提高;主蒸汽流量不变时,随着第1级回热抽汽(一抽)流量的增加,热电厂的[火用]效率先升高后降低,存在最佳的一抽供热抽汽量,使得机组热力性能最优。汽轮机组实际工作时,可以根据具体的热用户需求和机组热力特性,选择合适的主蒸汽流量和抽汽供热流量,以确保热电厂保持较高的[火用]效率。

650℃超超临界燃煤机组烟气余热梯级利用系统设计与优化

为实现燃煤电厂烟气余热深度利用,以某1100 MW超超临界燃煤机组为研究对象设计了烟气余热梯级利用系统方案。基于汽轮机组变工况计算模型、热平衡模型和?分析方法建立了耦合烟气余热梯级利用技术的全机组计算模型,分析了旁路参数对机组热力性能的影响规律,并探究了烟气旁路的最优参数配置。结果显示:烟气余热梯级利用系统减小了换热过程的平均换热温差,降低了烟气出口温度,因此机组?效率得到提升。此外,旁路烟气系数、各级换热器出口烟气温度均可对机组?效率产生影响,在确定的换热器出口温度条件下,当旁路烟气系数为0.2时,机组的?效率最高,为53.09%;而当旁路烟气系数不变时,高温换热器出口烟气温度越低,以及中温换热器出口烟气温度越高时,机组?效率越高。优化计算的结果显示:当烟气旁路系数为0.2109,高温和中温换热器出口烟气温度分别为206.98℃和180.43℃时机组?效率最高,为53.14%。该烟气余热梯级利用系统设计和参数优化配置方案,可为超超临界燃煤机组深度节能提供参考。

基于热用户参数变化的汽轮机组协调供热特性研究

面向汽轮机组高参数供热的实际需求,基于改进弗留格尔公式和"ASME PTC6-2004汽轮机性能试验规程",建立了高参数供热机组变工况迭代计算模型,可实现多种供热方案的变工况计算,计算准确度高。针对多种热用户,提出"一抽、热再热、冷再热三汽源供热"协调供热方案,并探究了用户参数变化对机组热力性能的影响规律。结果显示:通过调整热再热蒸汽和冷再热蒸汽的抽汽比例,可以实现高压用户300℃~440℃、中压用户230℃~350℃的供热需求,符合"温度对口,梯级利用"的能量综合利用原则,同时汽轮机组的发电功率受影响程度较小,仅下降3MW左右。随着抽汽供热流量的增加,汽轮机的热力性能显著提高,相比于纯凝工况,额定供热工况可提升机组发电热效率6.7%,(火用)效率1.8%,机组总热效率24.4%;随着热用户参数的提高,机组的(火用)效率、总热效率均提高,而发电热效率变化不大;在较大的热用户参数范围内,机组(火用)效率保持在46.7%以上,总热效率保持在64%以上。所述的供热改造方案和协调供热模式,可为高参数供热改造提供技术参考。

基于主动式两相回路的相变蓄热复合热控性能研究

本文针对短时或周期脉冲式工作设备,提出并搭建了一种以主动式两相回路与相变蓄热复合系统,并对其进行试验研究和分析。结果表明,优选R32作为主动式两相回路的流体工质,蓄热过程中,相变材料可有效地缓解模拟热源温升,而主动式两相回路的加入,能有效延长系统运行时间,在热流密度为53.8 W/cm^2时,复合系统可以将模拟热源温度维持在100℃内运行500 s;释热过程中,该复合系统可高效快速的恢复相变材料状态。

基于先进[火用]分析法的供热机组优化

分别采用传统[火用]分析法和先进[火用]分析法对某300 MW供热组进行了分析,计算了各部件的[火用]损、[火用]效率、[火用]损率、内源[火用]损、外源[火用]损、可避免[火用]损等参数,比较了各部件的可避免内源[火用]损率,并且研究了[火用]损在部件内部的分布。结果表明:通过采用先进[火用]分析法,得出供热机组的改进顺序依次为汽轮机、低压加热器、锅炉、凝汽器。采用先进[火用]分析法有利于结合具体部件设计供热机组的改进方法,减小系统[火用]损。

HFC-134a热催化降解的实验与机理研究

2021年9月《蒙特利尔议定书》基加利修正案对我国正式生效,我国在未来三十年左右将面临严峻的HFCs淘汰任务,因此实现淘汰HFCs的高效率、低能耗降解至关重要。传统的高温焚烧工艺存在能耗高、成本高的特点,因此本研究关注于制冷剂热催化降解方法,选取主要的HFCs类制冷剂HFC-134a为研究对象,通过实验手段和量子化学计算方法探究HFCs制冷剂的热催化方案可行性,并分析了催化剂种类、温度和氧气比例等关键因素对制冷剂降解效果的影响。

R134a光热协同分解的实验研究

具有高温室效应值的制冷剂面临淘汰,废弃制冷剂需要进行销毁处理。然而目前常用的销毁技术存在高能耗、产物有害等问题,因此需要寻找更为节能环保的降解技术。本文提出了一种新的制冷剂光热协同催化的降解方案,并对代表性制冷剂R134a进行了实验研究,探究了催化剂、温度、光强、反应组分等不同条件对降解反应的影响,并对其降解机理进行了推测。在本文实验条件下,R134a矿化率基本达到100%。

300 MW汽轮机组供热改造[火用]分析优化研究

针对亚临界凝汽式发电机组热效率低、热经济性差的问题,考虑采用抽汽供热的方式实现原机组的热电联供。建立了基于热平衡法的热力学模型计算了非供热工况、主蒸汽减温减压供热工况、背压机供热工况和一抽供热工况的热经济性指标,并从能量品位的角度出发,定量计算不同抽汽供热工况下组元系统的[火用]效率及[火用]损失分布。结果表明:供热改造能有效提高系统的热效率,相比于主蒸汽减温减压供热方案和背压机供热方案,一抽供热方案的[火用]效率更高,且汽轮机组非满负荷运行时会造成更大的[火用]损失;对比不同抽汽供热方案,有助于结合实际情况调整机组的抽汽供热工况,提升其节能潜力。

几种典型ORC工质热稳定性的实验研究

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是一种适合150～350℃中高温热能利用的方式。有机工质的热稳定性是ORC工质选择的重要指标之一。本文主要对三种常用有机工质的热稳定性进行实验探究,获得每种工质在不同温度下的热稳定基础数据。通过实验发现,异丁烷的热分解温度在330～350℃之间,异戊烷的热分解温度在290～310℃之间,HFC245fa的热分解温度在310～330℃之间。

有机朗肯循环工质热稳定性研究进展

介绍了有机朗肯循环(ORC)工质热稳定性研究进展,总结归纳了ORC工质热稳定性在实验和理论两方面的研究成果,并对现有的ORC工质热稳定性实验方法进行了分析。结合分析结果对ORC工质热稳定性研究进行展望,指出未来可能的发展方向。