超临界二氧化碳发电系统自启停控制技术方案

自启停控制技术可有效提升发电系统启停阶段的自动化水平、运行安全性和经济效益。基于典型的超临界二氧化碳发电系统,首先分析了自启停控制技术设计思路,然后提出了一种新的自启停控制技术体系框架,并进一步设计了自启停控制技术研究方案。所设计的研究方案可为系统自启停控制技术应用提供指导,且可以为同类型发电系统自启停控制技术研究提供参考。

超临界二氧化碳燃煤发电系统热力性能分析

基于热力学第一、第二定律,针对超临界二氧化碳(S-CO_(2))再压缩循环、再压缩再热循环、部分冷却循环、部分冷却再热循环燃煤发电系统,采用MATLAB软件分别进行参数计算与分析。随后分别讨论了分流系数,主压缩机出口、入口压力对系统循环效率、各设备及系统[火用]效率的影响,并对4种循环系统进行了对比分析。结果表明:不同循环布局下或同一循环布局,不同运行参数下,循环效率随相同参数的变化规律不同;分流系数存在使循环效率、[火用]效率达到最高的最优值,主压缩机出口、入口压力与分流系数对循环效率的影响存在耦合关系;对于不同参数变化,系统[火用]效率主要受不同设备?效率的影响;再热可提高系统循环效率和[火用]效率,有部分冷却的循环对参数变化敏感度相对较低。

超临界二氧化碳核能动力系统的兴起和发展

超临界二氧化碳(S-CO_(2))核能动力系统以S-CO_(2)为工质,通过直接或间接循环将核释热转换为电能或机械能。本文总结了国际上S-CO_(2)核能动力系统的概念初创、研究重启、协同创新3个历史阶段近60年的发展历程,分析了S-CO_(2)核能动力系统在核反应堆设计、材料工艺、热工流体力学、换热器、涡轮发电系统、系统运行、控制及安全策略等方面的研究现状,并提出了S-CO_(2)核能动力系统在基础研究和工程攻关中面临的技术挑战和攻关方向。目前,以中美为代表的能源强国已初步完成S-CO_(2)动力转换系统的实验室级测试,预计可在5~10年内实现中等规模工程示范甚至规模化应用。S-CO_(2)核能动力系统基本具备了走向工程的前提条件,有望引领先进核能技术变革。

超临界二氧化碳动力循环在船舶领域应用

基于EBSILON软件对船用百千瓦级超临界二氧化碳动力循环系统进行设计,首先通过对美国桑迪亚试验室10.31 kW级超临界二氧化碳发电系统和麻省理工学院275 MW级超临界二氧化碳发电系统进行模拟,验证研究方法的可靠性。以再压缩循环为基础,开展450 kW级超临界二氧化碳动力循环系统设计和变工况计算分析。结果表明:设计的百千瓦级超临界二氧化碳动力循环系统对外输出功率为479.351 kW,热电转换效率为26.7%,满足设计要求。在设计工况下,系统运行的分流比范围为0.200~0.639,且认为分流比0.639这个点是S-CO_(2)动力循环系统开始对外作正功。在变工况下,系统对外输出功率随着系统流量增加而增大,随着再压缩机流量增加而减小,这也印证了从质量流量的角度来研究系统控制运行可行性。

小容量超临界二氧化碳燃煤发电系统的一维设计及回热器紧凑性分析

超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环因其高效、紧凑、灵活的优势,有望成为新一代发电动力循环。选用三压缩末级部分压缩的循环结构,将其应用到20 MW S-CO_(2)燃煤发电系统中,并对发电系统的关键部件进行一维设计。设计结果表明,透平和压缩机尺寸整体较小,尺寸优势明显,相比水机组具备明显的竞争力;基于不同容量锅炉的体积变化规律,合理推断由于炉内CO_(2)工质换热系数较小,使得S-CO_(2)锅炉相比水机组锅炉体积有所增加;基于印刷电路板换热器的回热系统占地较大,在本文设计条件下回热器总体积约为18.95 m^(3),远超现有水机组回热器总体积,问题显著。因此,进一步从回热器换热效果角度探究了回热系统特性,讨论了现有技术面临的困难与瓶颈,发现循环热效率与回热系统体积存在着较强的制约关系,进而对回热系统进行了成本分析,在考虑基础建设费及人工费后,回热系统的投资成本约为9347.47万元,初始投资成本较高。同时发现,印刷电路板换热器在缩小回热系统体积方面的潜力有限,因此仍需研发新的换热器形式,实现换热系数的量级性提升。最后,针对回热系统体积问题,提出了S-CO_(2)燃煤发电系统的一体化布置方案,通过空间布置的优化实现了系统的整体紧凑性。我国正在推进中等容量S-CO_(2)燃煤发电系统示范,此项研究为示范电站建设提供了新的技术思路。

基于超临界二氧化碳的动力系统及多联产系统研究进展

超临界二氧化碳(S-CO_(2))动力系统因其结构紧凑和效率高的特点被认为是未来极具前景的动力循环之一,是解决能源高效转化和促进动力系统小型化的关键途径。该文综述了当前S-CO_(2)动力系统及多联产系统的研究进展,总结并分析了S-CO_(2)动力系统及S-CO_(2)冷热电联供系统的特点。分析结果可为S-CO_(2)动力系统及其多联产系统的构建和未来的研究提供参考。

超临界二氧化碳轴流透平冷却系统耦合传热特性数值研究

针对某型超临界二氧化碳(S-CO_(2))轴流透平开展了冷却系统设计,通过抽取压缩机后管道中低温S-CO_(2)对干气密封、转轴和壳体进行冷却,以保证干气密封工作温度低于200.0℃。采用耦合传热方法分析了该冷却系统的流动和传热特性,对比了不同冷却方案的干气密封、转轴与壳体等固体域的温度分布。结果表明:采用转轴冷却方案时转轴温度降幅达到220.3℃,干气密封最高温度为229.1℃;进一步引入温度更低流量更大的S-CO_(2)对壳体进行冷却,能抑制透平进口处高温主流的加热作用,转轴温度降幅增加到244.1℃,干气密封最高温度下降到181.2℃,同时S-CO_(2)轴流透平干气密封、壳体和转轴等被冷却部件温度梯度可控。该冷却系统为S-CO_(2)轴流透平的安全可靠运行提供了解决方案。

超临界压缩二氧化碳储能系统热力性能分析

对超临界压缩二氧化碳储能系统进行热力计算,对系统级数进行优化设计,采用分析法分析系统的热力学特性,利用Aspen HYSYS软件对系统进行模拟仿真,对比分析二~四级系统的储能密度、循环效率。结合系统的敏感性分析结果显示,在同等条件下,二级系统的各项评价指标数值最高,性能最好。

超临界二氧化碳闭式试验回路压力调节系统

超临界二氧化碳具有低黏度、高密度以及良好的流动性等特点。通过闭式试验回路对其特性研究的过程中,试验回路的压力调节是一个重要方面。介绍了压力调节技术、压力调节系统组成,基于PLC控制系统、bang_bang控制原理、脉冲宽度调制和脉冲序列输出技术,以柱塞泵、电磁阀、压缩机等为主要设备,设计了一套压力调节系统。介绍了压力调节工艺流程及控制系统组成、压力调节原理及过程。经过系统设计和理论分析,可实现超临界二氧化碳闭式试验回路压力的远程、连续、精确调节。为类似闭式回路压力调节提供一种可行思路和方法。

海上平台超临界二氧化碳泄放工艺研究——以渤中25-1海上平台为例

近年来,在双碳目标背景下,二氧化碳捕获、利用与封存技术开始应用于海上油气生产,新技术引入带来了超临界二氧化碳泄放过程由于剧烈温度、压力变化导致的材料脆性断裂,以及剧烈相变生成干冰,冲蚀和堵塞管线等问题。基于此,以渤中25-1海上平台注气管汇超临界二氧化碳泄放问题为例,使用K-spice软件搭建了超临界二氧化碳直接泄放动态仿真模型,分析泄放过程工艺参数影响因素,进而提出多级泄放工艺过程及参数控制方案,对不同方案及参数设置进行了优选,并分析了选定方案在不同工况下的适应性。结果表明,所提出的超临界二氧化碳多级泄放工艺方案能够将最低泄放温度提升至-46.0℃,可有效避免干冰生成;所选方案在低温控制方面优于其他方案,且适用于高二氧化碳伴生气、不同初始泄放温度及泄放阀故障工况。本研究为海上平台的超临界二氧化碳安全泄放工艺流程设计与工程建造提供了参考。

超临界二氧化碳无水染色系统有效能分析

为进一步促进超临界CO_2无水染色系统的产业化推广,针对染色系统的能耗问题,采用有效能分析法对系统耗能情况进行计算分析,建立了系统各单元有效能平衡方程,采用PR方程计算工质未知参数,采用余函数法计算系统有效能损失,重点分析了染色温度对加热/染色单元和节流压力对制冷单元有效能效率的影响。计算结果表明:加热/染色单元与制冷单元有效能损失量总和占系统输入有效能的60%以上,是系统节能改进的关键单元。染色温度由353.15 K升至393.15 K,加热/染色单元有效能效率由7.1%提高到16.0%;节流压力由6 MPa降至4 MPa,制冷单元有效能效率由19.6%提高至26.1%。分析认为,适当提高染色温度,降低节流压力,可以提高染色系统的有效能效率。

离子液体在超临界二氧化碳染色中的应用

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体对红麻纤维进行预处理,在超临界CO2状态下对处理后的红麻进行无水染色,分析染色温度、压力和时间对染色深度的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)测定分析预处理和染色的效果。确定最佳染色工艺参数为染色温度130℃、压力25 MPa、时间45min。结果表明,离子液体可以降低红麻纤维的结晶度,增大纤维的比表面积,促进纤维与染料的结合;与传统染色相比,染色性能明显增强。

超临界二氧化碳辅助云母离子凝胶制备与表征

本试验利用超临界二氧化碳辅助使离子液体原位插层改性云母片制备云母离子凝胶复合物。采用X射线衍射(XRD)仪研究了超临界二氧化碳的压力和温度对插层的影响,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究了离子液体插层云母效果,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、热重分析(TGA)仪及电化学工作站表征了复合物化学结构、热性能和电化学性能。结果表明,当超临界二氧化碳温度为60℃,压力为16 MPa时,云母的插层率达到最大值67.7%;复合物热失重温度范围为289.6~424.2℃,最大热分解速率对应的温度为384.5℃;180℃时其离子电导率为5.6 mS/cm,展现在固体电解质中的应用潜力。

超临界二氧化碳染色过程

针对传统水染工艺不能从根本上解决印染行业水环境污染严重及资源消耗、浪费大的问题 ,介绍了一种全新的清洁生产技术———超临界CO2 染色过程 ,重点分析了超临界流体和超临界CO2 染色工艺的特点 ,阐述了分散染料在超临界CO2 中的溶解和扩散特性以及纤维表面结构及其改性在染色过程中的作用 ,提出了超临界CO2 染色技术研究的若干观点。

涤纶织物在超临界二氧化碳中的染色性能研究

研究涤纶织物在超临界二氧化碳染色的上染速率、上染率、表观深度K S值、匀染性及其影响因素。并通过实验结果表明 :随着超临界二氧化碳染色温度、压力的提高 ,涤纶织物的上染速率、上染率及K S值增加 ;当预定型温度在 160℃左右时 ,涤纶织物的K S值、上染率最低 ;织物要得到良好的匀染性 。

涤纶织物在超临界二氧化碳中的染色实验

用超临界CO2 取代传统染色工业中的水作为染色介质 ,初步研究涤纶织物在超临界CO2 中的染色效果与染色的温度、压力和时间的关系。实验表明 ,控制温度实验在 12 0℃左右、压力在 16～ 18MPa之间、时间在 10～ 15min内可得到较好的染色效果。

超临界二氧化碳染色技术研究进展

概述了超临界二氧化碳染色技术的染色机理,对不同染料的染色工艺条件的研究情况做了分析。阐述了染料研究和混合染料拼色研究的进展情况。对超临界二氧化碳的染色热力学和动力学性研究情况做了论述,对染料在超临界二氧化碳中的溶解度、染料在纤维与超临界CO2间的分配规律、染料在纤维中的扩散行为做了分析论述。对染色设备的国内外进展情况做了分析论述。指出了超临界二氧化碳染色技术产业化应用应解决的关键问题是增强染料的溶解和在纤维中的扩散,以及高压操作下大容积染色釜的研制。

超细涤纶超临界二氧化碳染色研究

文章从超临界二氧化碳(SC-CO2)染色原理出发,研究了对超细涤纶纤维的染色工艺,通过测定K/S值和各项染色色牢度与高温高压染色工艺进行了比较;研究比较了不同结构分散染料在超临界二氧化碳染色中的差异。结果表明:分散蓝79在超临界二氧化碳中染超细涤纶织物的合理工艺条件为温度110℃,压力20MPa,时间60min,各项色牢度均达到4级以上;超临界二氧化碳染色时,分散染料分子极性越低越有利于上染涤纶;与高温高压染色工艺相比,超临界二氧化碳染色工艺染色得色更深,加工流程短,染色温度低,染料可回用,染色后无需水洗,环保特性突出。

锦纶在超临界二氧化碳中的染色研究

在温度60-110℃、压力16—22MPa的超临界CO2试验条件下，对锦纶6和锦纶66织物进行染色，考察了影响超临界CO2染色的主要因素，测定了锦纶织物的耐摩擦牢度。试验结果表明，在一定压力下，染料的上染量随着温度的升高而增加，在100气左右上染达到平衡；在一定温度下，染料上染量随着压力升高而增加：相同条件下锦纶6上染量高于锦纶66；不同染色条件下超临界CO2染色锦纶的耐摩色牢度不低于水浴染色工艺。