余热回收喷淋塔喷淋优化研究

针对喷淋塔内烟气偏流影响烟气与下落液滴群热质交换的问题,构建并通过试验验证了喷淋塔内气液流动及余热回收理论模型,基于液滴自调整效应,运用CFD技术模拟研究4种喷淋层布置方式下余热回收喷淋塔的性能,获得了最佳喷淋方案及其喷淋参数。结果表明:与常规单层均匀喷淋方式相比,增设半层喷淋能够有效提升塔内烟气流动均匀性,塔内烟气均匀度由1降至0.3左右,喷淋塔全热交换效率最多可提升20%;半层喷淋最佳布置位置在烟气入口中心线上3 m处;综合考虑余热回收效果和运行成本,最佳喷淋液滴直径为0.6~0.8 mm,最佳水气比为5 kg/kg。构建的喷淋塔内烟气余热回收模型与提出的喷淋优化方法可为其特性分析、工艺优化、参数设计及运行提供理论指导。

余热回收喷淋塔的烟气颗粒物脱除特性研究

喷淋塔喷淋低温水可回收烟气余热和净化烟气。以喷淋塔为研究对象,建立喷淋塔内气-液热质交换、颗粒物异质凝结增长与脱除模型,探究余热回收喷淋塔内烟气颗粒物脱除机理,研究不同工况下颗粒物脱除特性。结果表明:当烟气入口温度50℃、入口相对湿度100%、水气比2 L/m^(3)、喷淋水温20℃、喷淋水滴粒径550μm时,在喷淋塔下半部区域,水滴主要靠热泳与扩散泳捕集亚微米级颗粒物;随着水蒸气在亚微米级颗粒物表面凝结,在喷淋塔上部区域,惯性碰撞为水滴捕集亚微米级颗粒物的主要机制。提高水气比、降低喷淋水温、减小液滴粒径、增大气液两相温差及水汽饱和度均可提高喷淋塔内颗粒物脱除效率,其中水气比为2.5 L/m^(3),喷淋水温为10~15℃,可实现较好的颗粒物脱除效果。

城市原生污水源热泵系统的应用

介绍了一个原生污水源热泵系统,该系统由阻垢机、污水换热器、热泵和其他泵、风机等辅助设备组成,于2008年建成并投产运行。在供热和制冷工况下,测试了从污水源端到末端热泵的性能(包括污水的温度和流量,主要设备的进、出口性能参数、不同设备在典型操作工况下的性能)。以实际测试数据为基础,研究了系统在供热和制冷模式下的综合性能,提出了改进系统性能的方法,并给出了改进后系统的典型性能曲线。研究结果表明,系统的供热COP可达4.3,制冷COP可达3.5。更为详细的分析结果可为城市原生污水源热泵系统的应用提供重要参考。

SOFC分布式热电联供系统的性能研究

对固体氧化物燃料电池(SOFC)热电联供系统(CHP)进行了研究,建立了各个组件的数学模型,并应用Matlab软件实现了系统的计算机模拟。以发电规模为20 kW的系统为研究对象,对其设计工况和运行工况进行了性能模拟,模拟结果表明,在设计点工况,系统的联供效率可达89%,系统中空气侧压缩机的功率消耗最大;在运行工况下,减小燃料利用率或增加过量空气比率均使系统的热、电效率下降,两参数对系统热效率的影响程度相当且较为显著,而燃料利用对发电效率的影响更为敏感,若需获得较高的发电效率,建议系统采取高燃料利用率的操作策略,若需获得较高的热效率,建议采取高燃料利用率或者在电堆允许的温差应力下降低过量空气比率的操作策略。整个研究工作为固体氧化物燃料电池热电联供系统的设计和操作提供了指导。

增大燃气热电联产供热能力的方式研究——应用3S离合背压供热与应用基于吸收式换热的集中供热技术的比较

为提高燃气蒸汽联合循环热电联产供热能力,研究了应用3S离合器背压供热技术和基于吸收式换热(Co-ah)的热电联产集中供热技术,分析了两种技术的优劣,通过案例给出两种技术的系统形式,对系统进行了热力分析和经济性分析。3S离合器背压供热技术和Co-ah循环供热技术均可以增大供热能力,但是后者不仅能回收乏汽余热,还可以回收烟气余热,是全面提升燃气热电厂供热能力的综合技术。

吸收式热泵等效循环模型及性能优化

应用有限时间热力学理论对吸收式热泵进行研究,将其等效为一个由不可逆卡诺热机驱动的不可逆卡诺热泵的联合循环系统,考虑了热阻及工质内部的不可逆性,建立了四热源吸收式热力循环模型,得出吸收式热泵的性能界限及取得性能界限的途径;并得出了吸收式热泵热力循环各个关键参数的通用优化关系,结果表明:两个等效循环的不可逆程度对系统最优性能的影响不同,在设计机组时,减小等效热泵循环的摩擦、热损失、内部耗散比减小等效热机循环之间的相应损失更能显著提高机组的性能;并指出吸收器与冷凝器的热分配率是热力循环优化的结果,指出以往研究者将热分配率定义为一个独立变量而得到的分析结果均不具有普遍适用性。

燃料电池分布式冷热电联供技术的研究及应用

燃料电池分布式多联供技术(冷热电联供)具有高效、超低废气排放量、低噪声等优点,应用前景广阔。综述了燃料电池分布式冷热电联供技术的研究和应用现状,从技术角度将两种处于优势地位的燃料电池(PEMFC和SOFC)在建筑物中的应用进行了对比分析,并指出了燃料电池分布式多联供技术的研究方向。

吸收式气-水换热技术及其应用研究

针对目前中高温气体余热利用方式存在的问题,提出一种余热深度利用新技术:吸收式气-水换热技术.分析了该技术的原理、特点、适用条件等,通过示范工程的案例研究,详细分析了应用该项技术后能源系统的能效水平.研究结果表明,该项技术使得中高温气体的排烟温度不受到用户处热要求的限制,可降低到30℃以下,使能源利用效率可以提高10%,且可减少废气中NOx,SO2等污染物排放.

分布式热泵调峰型热电联产烟气余热回收系统评价

为尽可能地提高燃气供热能力,分布式热泵调峰技术在热力站处二次网侧采用热泵进行供热调峰,同时利用热泵原理降低一次网回水温度,为热源处低温余热回收创造有利条件,进而提高系统供热效率.为了评价分布式热泵调峰技术在集中供热系统中的可行性和应用效果,以一套二拖一大型9F级燃气蒸汽联合循环背压供热机组为例,对分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统和常规燃气锅炉调峰供热系统在设计工况及运行工况下进行比较.在系统输入燃气量不变的前提下,新系统较低的回水温度有利于回收更多的烟气余热,在提高系统供热能力、降低供热能耗方面具有优势.节能性和经济性分析表明,该系统供热能耗降低6%,动态增量投资回收期为3.1 a,可实现良好的节能、环保和经济效益.

分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统建模及模拟分析

将分布式热泵调峰技术与基于直接接触式换热的燃气热电厂烟气余热回收系统相结合，构建一种分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统。介绍这种新的系统形式，并以一套二拖一大型9F级燃气蒸汽联合循环背压供热机组为例，进行系统的配置并对系统关键参数进行分析。

热电联供系统中烟气冷凝传热性能试验研究

针对烟气余热不能充分回收的问题,对能够充分回收烟气余热的新型热电联供系统中的烟气冷凝热回收设备进行试验研究,重点研究该工况下光滑管烟气冷凝设备的传热性能。研究结果表明,在该试验工况下,干式、冷凝段传热系数可达60 W/（m^2.K）,冷凝段传热系数为90-100 W/（m2.K）,冷凝段传热系数约为干式段传热系数的1.5-1.7倍,并整理了该工况下的传热准则关系式,为该系统型式的推广应用提供设计与运行依据。

燃料电池冷热电联供系统的技术评价指标研究

首先介绍了建筑物多联供系统传统技术评价指标,针对燃料电池联供系统的部分负荷优势,指出了传统的技术评价指标不能体现系统的年运行工况、运行时间的不足,提出了动态评价指标这一概念,将传统的静态技术评价指标改进为动态第一定律效率和动态第二定律效率两类指标,并在此基础上提出了年一次能耗因子和年二次能耗因子两个新指标,进而对FC-CCHP系统的地区适用性进行了分析,结果表明:运用新的技术评价指标可以更合理、准确地评价系统的性能,且所提出的技术评价指标亦具有一定的外延性,可以运用到以其他发电设备为原动机的建筑冷热电联供系统中,为建筑联供系统的合理科学评价提供了理论指导。

SOFC热电联供系统的设计方法研究

介绍了固体氧化物燃料电池建筑热电联供系统的各种结构流程,提出SOFC系统的设计路线,通过对SOFC系统的建模和模拟,开发出一种用于BCHP中燃料电池系统的设计方法,并利用该方法进行实例设计,结果表明:该方法可以针对用户的能源需求计算所需的燃料电池电堆的容量及系统辅助设备的容量,为电堆规模的确定、系统配套辅助设备的选型提供重要的参考依据,为SOFC在BCHP中的应用提供一个有力的系统设计工具。

基于析因试验的固体氧化物燃料电池热电联供系统设计参数研究

对固体氧化物燃料电池热电联供(solid oxide fuel cell combined heat and power,SOFC–CHP)系统的设计参数进行了研究,该系统由重整器、燃料电池电堆、燃烧室、2个热交换器及其它辅助设备组成。建立了系统的数学模型,以发电规模为70kWe的系统为研究对象,运用析因试验的设计方法进行了计算机模拟试验,对系统的部分设计参数进行了析因分析。分析结果表明:影响系统发电功率的主要设计参数是燃料利用率和过量空气比率;影响系统热回收和电热比的主要设计变量是燃料利用率和水蒸汽与碳的比率,且这2个参数的交互作用较过量空气比率对系统影响显著;阴极排气再循环比率对系统热、电功率的影响甚微,不是系统的主要设计参数。整个研究工作为SOFC–CHP系统的合理设计提供了指导。

以SOFC为发电设备的热泵型BCCHP系统

针对目前建筑冷热电联供系统发电设备效率低和余热利用方式不当造成能耗偏高的现状,提出了一种以固体氧化物燃料电池为发电设备的热泵型BCCHP系统,介绍了该系统的运行原理及结构配置特点,通过对系统组件的建模、模拟与集成,以一个80kW电力需求的用户为例进行实例研究,实例表明:在设计工况下,热泵型SOFC-BCCHP系统冬季的发电效率、供热效率分别为46.3%、51.9%,夏季系统的发电效率、供冷效率分别为46.3%、32.5%,系统的综合效率均较传统系统有明显提高,是高效的能源转换方式与高效的能源利用方式的综合,具有一定的推广价值。

直接内部重整固体氧化物燃料电池的性能模拟

为了研究固体氧化物燃料电池系统的输出性能,建立了直接内部重整固体氧化物燃料电池(DIR-SOFC)的集总参数模型,应用Matlab软件求解模型,并对燃料电池的各相关性能参数进行分析.模拟结果表明:在常燃料利用率条件下,燃料电池的输出电压和电流密度呈线性关系,输出功率和电流密度呈抛物形关系;在常燃料、空气输入条件下,随着燃料利用率的增大,燃料电池的电流密度逐渐增加、电压逐渐下降,且电池的效率和功率存在极值点.

9F级燃气-蒸汽联合循环背压供热机组烟气余热深度利用工艺流程研究

针对一套二拖一大型9F级燃气-蒸汽联合循环背压供热机组,提出了烟气余热深度利用集成新工艺。该工艺在热力站处利用吸收式换热机组降低热网回水温度,在热源处通过两级加热实现烟气余热的深度回收,可将排烟温度降低到20℃左右,大幅提高了热源的供热能力和系统的供热效率,解决了燃气热电联产系统供热能力不足(热电比小)、燃气消耗量大的问题。与常规参考供热系统相比,该系统在输入燃气量不变、输出电力基本不变的前提下,全年回收烟气热量能够提高供热总量32.2%以上,供热面积可达1 655万m^2。对该工艺的流程进行了设计,全年运行工况分析结果表明,该工艺可以实现良好的节能、环保和经济效益。

SOFC-BCCHP系统的设计方法及其实现

针对传统建筑冷热电联供系统(Building Cooling,Heating and Power system,BCCHP)有能耗偏高的情况,提出一种以固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)为发电设备的BCCHP系统.为研究系统的设计问题,采用对系统各组件建模、模型集成和模拟计算的方法,提出该系统的设计方法并实现系统设计.结果表明:所提出的设计方法可以针对用户的需求确定燃料电池的规模、配套辅助设备的容量,可以为系统的设计提供一个有力的工具.

天然气供热中烟气余热利用的潜力及途径

天然气燃烧后排出的烟气中含有大量的余热,本文对天然气供热方式中排烟中的余热利用的潜力进行分析,阐明了常规烟气余热利用方式及存在的问题,提出了天然气供热中烟气余热利用的新途径,针对燃气锅炉、分布式供能系统、燃气热电联产三种供热方式介绍了其烟气余热利用的流程及重要技术经济指标,为天然气供热中烟气余热利用提供了重要参考。

利用核能实现工业用热低碳化问题研究——以福清市为例

在节能减排和“双碳”目标的背景下,工业园区的能源供给模式需要向高效、低碳方向转变。该文介绍了核能供热的发展情况,并以福清市利用核能实现工业用热低碳化为例进行了分析。针对福清市目前以燃煤热电厂和锅炉房为主的用热结构,提出以福清核电站供热为主,通过新型的高温输水末端制汽技术实现全市四大园区低碳化用热、低成本用热的全覆盖。