基于遗传算法的盐穴储气库注气能力方案优化

盐穴储气库作为中国天然气调峰的重要手段之一,承担着战略储备的重要任务。为提高川气东送输气管网的运行优化能力,对金坛盐穴储气库提出合适的注气配产方案以降低压缩机能耗作为当前阶段的首要目标。通过对金坛盐穴储气库的地理环境、管道参数、储气井参数、压缩机能耗等综合因素进行分析后,以该地区十口井注气流程为例,将其配气方案的能耗分析作为主要目标,在满足于储气库总量、单井注气约束条件的情况下,应用遗传算法对注气任务方案进行优化。通过分析了5组遗传算法进行优化的注气配气过程,结果表明当迭代步数达到25步左右时,总能耗达到收敛且平均每组运行时间为4.57 s,进一步分析得出各单井注气量在优化过程中的趋势图。在符合现场条件、满足于注气需求的情况下,最终模拟优化后的配产方案系相比最初配产方案压缩机能耗下降了33%,实际现场压缩机能耗下降普遍在30%~35%,大幅降低了压缩机能耗浪费,对实际生产应用具有一定的指导作用。

冷能发电技术在大型LNG接收站中的转化应用

文章通过对LNG冷能发电利用领域的调研,介绍了当前国内外LNG冷能发电技术发展和工程应用现状,结合当前中国LNG接收站对LNG气化过程中产生的冷能未能充分利用的问题,对比分析了已规划建设冷能发电项目接收站中CPG系统的差异和技术方案特点。结果表明:LNG大型接收站建设低温有机朗肯循环冷能发电系统已初步形成成熟、统一的技术方案,可批量实现工程化应用。

甲烷、丙烷掺混对乙烯扩散火焰中碳烟生成影响

鉴于日益严格的污染物排放法规和减排需求,研究燃料掺混燃烧对碳烟排放的影响是具有价值的。采用GRI-Mech3.0气相反应机理并结合详细的热力学和输运数据,对层流扩散火焰乙烯/甲烷和乙烯/丙烷混合燃料燃烧进行了数值模拟。对比分析了各工况的燃烧温度分布、碳烟分布以及重要中间组分浓度变化。结果表明,掺混甲烷和丙烷均导致乙烯扩散火焰中峰值温度和碳烟体积分数减小,相同掺混比下掺混甲烷的碳烟体积分数减小幅度更大。随着掺混比增加,温度和碳烟体积分数峰值分布向火焰下游发展,H自由基摩尔分数逐渐减小,OH自由基摩尔分数略有减少,C2H2摩尔分数逐渐减小且分布向火焰下游移动。在该研究的扩散火焰工况下,甲烷和乙烯掺混以及丙烷和乙烯掺混在碳烟生成方面均未发现协同效应。

横置正弦型凹穴微通道中超临界LNG流动传热特性研究

为强化印刷电路板式换热器(PCHE)中超临界LNG强化换热特性,基于处理表面强化换热技术,提出一种正弦型凹穴矩阵微通道模型,并对超临界LNG在其内部流动换热特性进行数值模拟研究。研究了不同凹穴结构阵列微通道流动换热性能和入口质量流量、正弦型凹穴高度和重力对范宁摩阻系数、对流传热系数及综合换热评价因子的影响,最后引入壁面平均涡强对正弦型凹穴局部流动与换热机理分析。结果表明:正弦型凹穴能够强化超临界LNG换热特性,换热效果与入口质量流速成正比,且环向横置阵列优于环向竖置阵列;凹穴高度增加,微通道中流动传热系数也随之增大;通过对比施加不同方向的重力对通道的流动换热影响,施加逆流方向的重力可以强化正弦型凹穴微通道的流动换热特性;结合综合换热评价因子分析,正弦型凹穴能够显著强化通道流动换热性能,并且凹穴高度0.2 mm阵列微通道换热性能最佳;通过壁面平均涡强分析正弦型凹穴通道局部流动换热机理,其能够产生强力漩涡使边界层变薄,对主流区域恶化程度低,能够加速热量由壁面向主流区传递,实现微通道表面强化换热。

乙烯加湿燃烧特性与碳烟生成机理研究

碳氢燃料加湿燃烧可引起燃烧温度和中间产物的变化,继而影响碳烟的生成。基于有限速率化学反应模型,采用简化的23步乙烯气相反应机理、热力学及输运数据,数值研究了常压下乙烯层流扩散火焰中添加水蒸气对火焰和碳烟体积分数的影响,通过多种工况设计及构建非反应性物质FH_(2)O,探究了水蒸气的多种效应对碳烟的影响。结果表明:加湿燃烧可以降低火焰温度和碳烟体积分数,添加的水蒸气不仅通过稀释和热效应影响碳烟的形成和火焰形态,而且还通过化学效应影响关键物种H、OH的摩尔分数,继而影响碳烟的生成过程;水蒸气添加带来的多种效应重要程度依次为稀释效应、热效应、化学效应。

不同加湿模式下甲烷湍流燃烧特性数值模拟

为研究水蒸气对甲烷燃烧的影响,基于简化的24步甲烷气相反应动力学机理,通过数值模拟的方法研究了在助燃空气和燃料中分别添加同体积的水蒸气对甲烷同轴湍流扩散火焰流场、组分浓度分布及污染物生成的影响,重点分析了中间产物OH基团对燃烧温度、污染物生成的影响。结果表明:添加水蒸气后,两种加湿方式下整体燃烧室温度均降低,燃料预混水蒸气燃烧方式下降低幅度较大;该模式下对控制污染物排放效果优于空气预混水蒸气,最后基于燃烧稳定性和控制污染物排放确定了一种最优的蒸汽燃料预混比例为71.4%CH_(4)/28.6%H_(2)O。

N_(2)和CO_(2)稀释下的非预混甲烷燃烧特性

为研究N_(2)、CO_(2)稀释下的非预混甲烷燃烧特性,以工业锅炉常用的小型圆筒燃烧器为研究对象,基于数值模拟研究2种不同稀释气(CO_(2)、N_(2))在不同稀释比(0、5%、10%、15%、20%、25%)工况下对天然气燃烧温度场、组分、燃料燃烧效率及主要污染物排放的影响规律。结果表明:随着2种稀释气体的加入,燃烧速率、最高温度逐渐降低,NO_(x)和碳烟(soot)排放总量也随之降低;圆筒燃烧器在5 mm半径燃料入口下的CO_(2)和N_(2)稀释极限稀释比分别为23%和34%,综合考虑稀释技术的经济成本和减排结果,2种稀释气体稀释率应控制在5%~10%。

O_(2)/N_(2)和O_(2)/CO_(2)氛围下丙烷层流扩散火焰中碳烟生成数值模拟

富氧燃烧因其在强化燃烧和减少污染物排放方面的优势,被认为是一种极具潜力的清洁燃烧和碳捕集技术。基于有限速率化学反应模型,采用GRI-Mech3.0气相反应机理结合详细的热力学及输运数据,数值研究了2种富氧条件下丙烷同向流动扩散火焰中碳烟的生成,构建非反应性物质FCO_(2),探究了CO_(2)化学效应对丙烷火焰碳烟生成的影响。结果表明:随着氧体积分数的增加,火焰温度和碳烟体积分数显著增加,火焰高度显著降低,但与O_(2)/N_(2)相比,O_(2)/CO_(2)氛围下火焰温度和碳烟体积分数显著降低,火焰高度显著增加;O_(2)/CO_(2)氛围下通过CO_(2)热效应和化学效应影响火焰形态并降低关键组分H、OH自由基和C_(2)H_(2)的摩尔分数,CO_(2)主要通过降低H自由基摩尔分数从而影响碳烟质量成核率和表面生长速率,而不是通过促进碳烟氧化过程来抑制碳烟的生成。

Oxy-steam气氛下天然气燃烧特性研究

富氧燃烧技术为目前最为有效的控制CO2排放的措施之一,受到广泛关注与研究。其中又以O2/CO2烟气循环燃烧为代表,而作为新一代氧燃料燃烧方式,O2/H2O燃烧技术更具发展潜力。利用Fluent软件对O2/H2O氛围下天然气富氧燃烧进行数值模拟,采用半详细机理,即简化后的甲烷24步气相反应机理与涡耗散概念模型进行耦合,在确定最优氧气浓度31%的前提下,选取不同的O2/H2O比例,即设置H2O的浓度分别为15%,25%,35%,50%,69%,对比分析工况的燃烧温度分布、关键组分分布、氮氧化物排放量,从而得出不同的燃烧氛围对燃烧特性的影响。

新投产LNG接收站BOG处理方法优化探究

接收站在LNG存储、预冷设备和管道保冷的过程中产生大量的蒸发气(BOG),而新投产接收站在不具备气态外输的情况下只能将BOG排放至火炬,造成大量的经济损失和环境污染。本研究根据华东某接收站投产初期实际情况探索出一种BOG再冷凝后去往槽车外输方案,可实现降本增效,为其他接收站投产初期BOG处理提供了参考。

CH_(4)掺混H_(2)的燃烧数值模拟及掺混比合理性分析

本工作针对天然气掺氢燃烧技术在燃气锅炉的最佳掺混比开展数值模拟研究,以小火焰燃烧器为研究对象,计算了在空气氛围、恒定过氧系数、不同甲烷掺混氢气比条件下,掺氢比对燃料燃烧温度、燃烧速率、主要污染物排放浓度的影响。其中燃烧机理采用GRI-MECH 3.0简化机理,该反应包含24个基元反应,涉及17种组分。计算结果表明,随掺氢比增加,燃烧温度上升、燃烧反应速率加快,炭烟和CO的浓度与排放总量均降低,NOx的浓度上升但排放总量先减小后增大。结合我国城镇燃气的燃料互换性规范及工业污染物排放标准,得出最佳掺氢比为23%。

快速康复理念在腹腔镜手术治疗小儿阑尾炎围手术期护理中的价值研究

分析在经腹腔镜手术治疗小儿阑尾炎期间,应用快速康复理念护理的临床价值。方法 实验开展时间为2020.1-2022.2之间,随机选取我院的76例小儿阑尾炎患者,分别进行腹腔镜手术治疗,同时采用数字分法,分为对照组(38例)、观察组(38例),分别实行常规护理、以及快速康复理念护理,对比两组的预后效果。结果 两组患儿的炎症水平、以及应激指标数据于护理前,并未表现出明显差异,即P>0.05;护理后,观察组更具优势,且差异显著,P<0.05;观察组的首次排气时间为(23.25±1.38)h、首次排便时间为(35.57±3.39)h、下床活动时间为(2.59±1.13)d,以及住院时间为(4.43±1.50)d,均更少,P<0.05;观察组并发症总发生率为5.26%,相较于对照组的21.05%,更低,P<0.05。结论 在腹腔镜手术治疗小儿阑尾炎围手术期护理中应用快速康复理念,预后效果显著,可有效降低患儿的炎症水平,减少术后并发症,加快恢复速度,值得应用。