CHPPO工艺氧化液耦合除杂技术的研究与工业应用

异丙苯过氧化氢法(CHPPO)是生产环氧丙烷的绿色新工艺,然而如何从异丙苯氧化液中脱除有机酸和Na+等杂质一直是CHPPO工艺的关键问题。针对现有碱水洗单元洗涤塔设备投资高、占地面积大、传质效果不佳等问题,通过小试和中试实验,开发了基于静态混合和聚结分离的耦合除杂技术,并研究了一系列操作条件对耦合技术分离性能的影响,实现了异丙苯氧化液高效除杂。结果表明,在NaOH溶液浓度为1.5%,碱液用量为氧化液进料量的4%~5%、纯水用量3%~5%、自循环量10%~15%的条件下,处理后的氧化液总酸含量低于10 mg/L,Na+低于0.5 mg/L。此外,耦合除杂技术在某石化工业装置上实现了首次工业应用,处理后的氧化液有机酸含量为33 mg/L、Na^(+)含量为0.4 mg/L,满足环氧化工段对前处理的技术要求,同时减少了5%的碱、水用量,显著增加了装置的绿色属性。该技术为解决氧化液深度净化问题和促进环氧丙烷合成工艺的发展提供了一种极具前景的选择。

计及氢能高效利用和热电灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略

为进一步发挥氢能高效利用优势,构建绿色低碳能源系统,提出一种计及氢能高效利用和热电联产灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略。首先,对源侧供能模型进行两方面改进:一是引入含风电制氢、燃气混氢、多能用氢和储氢的氢能利用模型,并考虑到电解水和甲烷化反应过程中的热量散失情况,引入热量回收装置,构建计及热量回收的氢能高效利用模型;二是针对常规热电联产灵活性不足的问题,构建含电锅炉和有机朗肯循环的热电灵活输出模型,以解耦常规热电联产“以热定电”和“以电定热”限制。其次,在荷侧引入含可转移、可削减和可平移的电、热柔性负荷,以缓解电、热负荷峰谷差,并与源侧相结合,形成源荷灵活运行模型。最后,综合考虑阶梯型碳交易成本、设备运行维护成本、弃风成本以及购能成本,建立综合能源系统源荷灵活优化运行模型。采用CPLEX求解器对所提综合能源系统源荷灵活运行模型进行求解,并设置不同场景进行对比。结果表明,相比常规氢能利用模型,考虑所提计及热量回收的氢能高效利用模型时,系统的总成本、碳排放量分别降低了1.92%、4.22%,并且引入热电联产改进模型后,其总成本、碳排放量可进一步降低4.08%、7.32%,实现系统低碳、经济和灵活运行。

基于热水温度的家庭PEMFC-CHP系统运行策略研究

微型燃料电池热电联供系统作为一种清洁的家用发电设备,在供应家庭用电的同时,可以提供家用生活热水,具有很高的综合能源利用效率,因此受到世界各国的高度重视。开展热电联供(CHP)系统的模型研究,对实际系统的构建具有较高的参考价值。在Matlab/Simulink平台上搭建了家用质子交换膜燃料电池热电联供系统(PEMFC-CHP)模型,针对该系统中水冷式燃料电池的散热特性直接受用户侧热水器水温影响的特点,提出了一种基于热水温度的热电联供运行方案。采用该方案,以满足热需求为目标,通过参考模拟家庭用户一天的用电及用热工况,分析了该系统在可变负载下的动态性能,计算了系统发电上网的净电量。仿真结果表明,采用该方案不仅可以达到满足居民日常热需求的目标,同时可以满足部分电需求,节省能耗。

基于斜温层等效容积的大型蓄热罐动态特性分析

斜温层蓄热罐可以提高热电联产(combined heat and power,CHP)机组在供热期间的调峰能力,因此逐渐向大型化发展,但设计参数对蓄热罐的性能影响较大,且采用目前的性能评估方法效率较低。为此,建立大型蓄热罐的物理模型及数学模型,研究蓄热过程中斜温层的形成及变化过程,提出斜温层等效容积的概念,同时分析结构参数及运行参数对斜温层等效容积的影响。结果表明:形成稳定斜温层后,随着蓄热量的增加,斜温层厚度变化不大,采用斜温层等效容积可以更高效的评估蓄热罐的性能。比较不同工况下蓄热罐等效容积的相对变化量可知,不同影响因素对斜温层等效容积的影响从高到低排序依次为布水器布置、蓄热流量、高径比和冷热水温差。研究成果为大型蓄热罐的性能评估提供了一种新参考。

1kW家用SOFC-CHP系统建模及性能分析

构建一个以天然气为燃料的SOFC-CHP系统,推导SOFC传热传质及电化学方程,建立各个组件的数学模型,编写计算程序,对发电功率为1kW的家用SOFC-CHP系统在设计工况下进行性能模拟并探讨不同系统参数对性能的影响。计算结果表明:在设计工况下,系统热电联供效率远高于电池单独发电的效率;此外,随着燃料入口流量的增大,系统发电功率存在一个最大值,燃料利用率与发电效率不断减小,系统热电联供效率不断增大,SOFC的温度梯度分布则越来越平缓;同时发现降低过量空气系数可以提高该CHP系统的性能。

CHP调节NHE1活性影响细胞生长和死亡

钠氢离子交换蛋白(NHE)定位于细胞膜,它的重要功能是调节细胞内pH值。钙调磷酸酶B同源蛋白(CHP)是NHE必要的活性调节亚单位。研究了NHE1结合CHP与否对细胞生长和死亡的影响。结果显示,CHP结合于NHE1细胞质调节区域之中靠近细胞膜部位,二者以疏水键结合而形成蛋白IV级结构。在细胞内pH5.4的非生理条件下,表达没有CHP结合能力的突变体NHE1-4R细胞只有表达野生型NHE细胞7.6%的最大摄取钠活性;在细胞内pH7.2的生理条件下,这个比例降至1.2%的摄取钠活性。与野生型NHE1比较,有血清时表达突变体NHE1-4R的细胞生长速度减慢;在血清饥饿时这些细胞因自身的胞浆酸性化而死亡数增加。实验结果证明,CHP是NHE1生理活性的必要调节因子,它能影响细胞生长和死亡。

1 kW家庭PEMFC-CHP系统热量分析

为考核微型燃料电池热-电联供系统的热量利用程度,采集了一年中日本某家庭使用的1 k W质子交换膜燃料电池(PEMFC)的微型热-电联产系统各单元的数据,进行统计与分析,从热量利用的角度,计算各单元热量输入输出效率。结果表明,储热水箱散热与输运管道散热是系统热损失较多的薄弱环节。相关统计与分析,对改进类似热-电联产系统,进一步提高能源综合利用效率具有参考意义。

在血清饥饿条件下CHP2调节NHE1活性减少细胞死亡

钠氢离子交换蛋白(NHE)是维持细胞内pH值等内环境稳定的重要蛋白;钙调磷酸酶B同源蛋白(CHP)是NHE的一个活性调节亚单位。研究CHP2对NHE1的调节作用时发现,在血清饥饿的条件下,PS120细胞依赖于CHP2的表达来调节外源性NHE1的活性,使细胞维持必要的钠氢交换生理活性和较高水平的细胞内pH值(pHi7.4),明显减少细胞因自身的胞浆酸性化而死亡,延长细胞存活时间(70%以上的细胞存活时间超过7天)。实验结果提示,通过研究减少CHP2表达或抑制其活性,可望找到加速细胞死亡的新方法。

回热型微型燃气轮机热力性能及CHP系统研究

根据化学燃烧理论和变比热容计算方法,提出了微型燃气轮机回热循环装置性能参数的计算和分析的方法;分析了压气机压比、加热比、燃料发热量以及回热度等参数对装置系统性能的影响,并以60 kW燃气轮机装置为例进行了计算和分析,为微型燃气轮机装置的合理设计选择提供了实用可行的方法和参考依据. 同时,对回热型燃气轮机和热水器组成的热电联供系统进行了计算分析.

考虑压降的开式布雷顿CHP装置性能优化

考虑工质在流动过程中的压降不可逆性,建立开式简单布雷顿热电联产装置的有限时间热力学模型。以可用能率、火用输出率、利润率、第一定律效率和火用效率为目标研究装置的性能。通过Matlab数值计算,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优可用能率、火用输出率和利润率,进一步优化压比,得到了最大火用输出率和利润率;在有约束条件下,优化压气机进口相对压降,得到了最优第一定律效率和火用效率,同时得到了各部件最佳的流通面积分配,进一步优化压比,得到了最大第一定律效率和火用效率。研究设计参数对装置最优性能的影响,发现分别存在最佳的供热温度使火用输出率、利润率和火用效率取得双重最大值。通过比较发现按最大火用输出率设计能使装置具有较大的可用能率和较低的压比,按最大利润率设计能使装置具有较大的第一定律效率和火用效率以及较低的燃料和空气消耗。

含电动汽车和热电联产的区域微电网参与电网辅助服务调度

如今,在发达的特大城市,越来越多的分布式电源和电动汽车接入微电网。该文提出一个区域微电网,由一个热电联供系统和一系列插电式电动汽车组成。其主要目的是通过将PEV整合为快速响应存储来提供辅助服务和充分利用可再生能源提高系统的能源利用率和经济效益。停车场会聚集形成电力电子设备集群,并与CHP签订双边合同,以便能够参与调节电力市场。提出改进的乌鸦算法,对问题进行求解。通过MATLAB对算法进行数值仿真表明,如果区域微电网参与电力市场调控,每兆瓦的经济价值显著提高,总利润增加。

计及CHP机组备用电热综合能源系统分解协调调度方法研究

文中提出一种考虑CHP机组备用能力挖掘的电热耦合系统分解协调调度方法,该方法分析了CHP机组抽汽调节控制灵活特性,量化了热力系统热备用协调量化关系。基于此,建立计及CHP机组备用的电热耦合调度模型。针对电热耦合系统的多主体特性,提出一种电热耦合系统分解协调调度方法。算例分析了计及CHP机组备用能力后电热耦合系统的运行效果,结果表明所提方法能通过利用CHP机组的备用能力提高电热耦合系统对风电的消纳能力以及系统运行的经济性能。

从战略高度审视中国天然气发电,CHP和CCHP

在揭示经济—能源—环境关系历史规律与中国能源困局关系的基础上,阐明了实现"中国梦"目标要求中国在近20年内实行的"补足和部分跨越"的能源低碳转型战略。提出在稳步发展非化石能源电力的同时,抓住工业化和城镇化、智慧能源网络构建等历史机遇,大力开发国内丰富的各类天然气资源、保障供应和合理价格的基础上,重点在新开发区推广大中型天然气CHP/CCHP能源供应系统,按16 h/d模式运行,兼作保障电源和昼夜调峰,是能源利用模式的集成创新;到2020/2030年装机容量可达200 GW/450 GW,发电占总量15%以上,拉动总能效从37%提高到50%,消除终端燃煤导致的雾霾,减排CO2。最后提出了制订能源战略、立法执法替代行政审批,装备制造配套和商业模式创新等具体建议。

高炉余能余热驱动ICR Brayton CHP装置的[火用]经济性能优化

用有限时间热力学理论和方法研究了高炉余能余热驱动变温热源内可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置的?经济性能,导出了无量纲利润率和?效率的解析式。以利润率为目标,通过数值计算对热导率的分配、中间压比的选取进行了优化,得到了最大利润率;同时研究了最大利润率和相应的利润率特性。进一步对总压比进行优化,得到了双重最大利润率,并分析了各设计参数对联产装置最优性能的影响。最后,对工质与热源间热容率匹配进行了优化,得到了三重最大利润率。

复合动力和制热CHP装置概述

CHP既能发出电能,又能充分利用余热能量,使其总的热效率远远超过传统的能量转换装置。同时,该装置能有效地降低二氧化碳排放,减轻全球变暖的压力。为此,综述了能量转换装置—复合动力和制热CHP装置的发展,并介绍了这种装置的几个评价参数。

热电联供燃料电池系统效率分析

为解决燃料电池发电效率低的问题,提出一种热电联供燃料电池。介绍了热电联供系统的原理,对传统燃料电池系统效率和热电联供燃料电池系统效率进行了分析和对比,同时进行了寄生功耗分析和优化。热电联供燃料电池系统综合利用总效率接近90%,发电效率提高至50%。

基于密度聚类的模糊神经网络和CHP分解过程建模

针对基于样本数据的复杂系统建模问题,提出了基于密度聚类的模糊神经网络(DFNN)的建模方法,研究了利用密度聚类原理提取数据样本的内在规则的理论和方法,提取的规则能较好地反映样本数据输入输出的对应联系,根据提取的规则给出了模糊神经网络的模型结构.本文以化工生产过程过氧化氢异丙苯(CHP)分解反应过程为对象进行仿真建模,结果显示在模型精度和可靠性上均优于基于c均值聚类提取规则的模糊神经网络模型(CFNN).

CHP联合供能系统及其应用分析

为缓解目前供电紧张的局面,很多学者和专家提出采用分布式能源供电的方式。简单介绍了新型CHP供能系统的概念和目前国内外CHP供能系统的发展情况,并且详细阐述了此系统的设计原则以及相关设备的选型等。同时为了显示CHP供能系统的优越性,以某大型医学园区为例,设计适合该园区的混合式供电系统,计算其主要经济性指标,分析其调峰能力和对某些可变经济因素的敏感性,并与常规电网进行比较。最后得出,CHP系统无论在经济性还是可靠性方面都具有很大优势,值得大力推广。

主动式热平衡NG-CHP与GSHP耦合分布式系统集成研究

针对浅层地热能应用过程中尚未解决的热平衡控制、天然气基分布式能源系统含硫低温烟气余热无法回收利用两个关键问题,基于能的综合梯级利用以及主动式热平衡思想,提出基于主动式热平衡集成机理的燃气轮机与热泵耦合一体化应用分布式热电联产系统,借助新型集成方式将含硫低温烟气余热回收与土壤源热泵一体化应用,不仅同时解决含硫低温烟气余热回收以及热失衡问题,并大幅提高系统热力性能与系统运行稳定性。采用流程模拟软件Aspen-plus完成新型系统以及参比系统性能对比计算,计算结果表明,较之参比系统,该新型系统总能系统效率达到82.7%,较参比系统73.8%,提高8.9个百分点;?效率为28.8%,较参比系统25.8%,提高3个百分点。该新型统的集成方法与思路为中低温烟气余热的高效应用提供一种新解决途径。

高效液相色谱法测定CHP与有关物质含量

采用Shim-pack CLC-SIL(4.6 mm×250 mm,5μm)色谱柱,建立了高效液相色谱法以乙腈-Ⅰ为流动相进行分离(其中Ⅰ为配制的稀硫酸溶液),二极管阵列检测器在230 nm波长处检测,测定CHP含量与有关物质。进样体积为10μL,流速为1 mL.min-1。