溶剂低压过热蒸汽热裂解塑料制油过程特性

低碳清洁处理塑料垃圾对环境保护和循环经济发展具有重要意义。本文提出了一种在低压过热溶剂蒸汽体系中高效热裂解液化塑料的方法,以聚丙烯(PP)和高密度聚乙烯(HDPE)为原料,研究了塑料在溶剂低压过热蒸汽环境中(≤5MPa)热裂解液化过程特性,并提出了两种塑料热液化过程中的降解机制。结果表明:低压有机溶剂蒸汽体系能在相对温和的条件下实现塑料的高效液化,330℃是本研究中实现塑料快速热裂解液化的起始温度。在此温度下,PP在甲醇、乙醇、丙酮中的热裂解液化率均为100%,HDPE在三种溶剂中的热裂解液化率分别为100%、72.9%和71.03%。在本研究条件下,塑料液化中小分子更容易发生缩聚反应,放出大量热并使反应体系温度出现不同幅度的飞升,从而为塑料进一步解聚为小分子提供能量,提高塑料的热裂解液化率。PP热裂解液化油中含氧化合物的质量分数大于40%,而HDPE的热裂解液化油中氧化物含量低,且烃类的质量分数大于80%,作为燃料使用的潜力大。

地热能全流发电用两相单螺杆膨胀机理论膨胀过程热力特性研究

针对地热能发电技术存在的系统效率与热源利用率低的问题,对全流循环发电系统中替代传统汽轮机使用的单螺杆膨胀机进行了热力特性分析。基于质量守恒方程、能量守恒方程与湿蒸汽维里状态方程,建立了考虑液体闪蒸与气液平衡的单螺杆膨胀机理论全流膨胀过程的热力学模型,探索了进气温度与干度对气液两相工质状态及膨胀机热力特性的影响机理。结果表明:当进气温度由140℃升高至170℃时,湿蒸汽工质的质量、压力和温度均得到提升,单螺杆膨胀机的输出功率也由210 kW提升至约260 kW,等熵效率在进气温度为160℃时取得77%的最佳值;进气干度的提高会减少进入工作腔湿蒸汽工质质量,进而导致膨胀结束后介质压力与温度的降低,但显著促进了膨胀机的性能参数包括输出功率和等熵效率的提高,当进气干度为0.3时,单螺杆膨胀机的输出功率超过了500 kW,等熵效率也可达76.5%。上述研究结果对应用于地热能全流发电的两相单螺杆膨胀机的热力特性分析与改善以及全流发电技术的优化有一定的参考意义。

光热汽轮机618mm低压末级叶片开发

依托100MW光热汽轮机组开发了618mm低压末级叶片。结合频繁变工况、低负荷运行等特性,总结提出了光热汽轮机末级叶片开发的基本思路、叶型设计、结构设计等方面的特点。应用有限元数值计算方法分析表明,618mm叶片根部反动度较高,直到30%负荷才出现有少量负反动度情况,变工况性能良好;在小流量极端工况下具有低动应力特性,可以保障变工况运行、低负荷运行的经济性与安全性,为光热汽轮机的开发提供了有益指导。

基于相位补偿的过热汽温自抗扰控制

随着可再生能源接入电网比例的逐步增大,热力发电厂需要应对更加频繁、更大范围的负荷变化,给电厂的高阶大惯性过热汽温过程的控制带来严峻的挑战。为此,文中针对一类高阶大惯性过热汽温过程,提出一种基于相位补偿的自抗扰控制(phase compensation based active disturbance rejection control,PC-ADRC)方法。首先,阐述过热汽温系统的工作原理和控制难点。然后,采用低频近似法详细推导相位补偿(phase compensation,PC)网络模型,提出采用PC网络对模型动态特性进行补偿,得到等效降阶模型的简化思路。为便于工程应用,给出PC-ADRC系统的简单实现方法和等效模型分析。最后,对PC-ADRC系统的稳定性和鲁棒性进行研究。理论分析和仿真结果表明,所提出的PC-ADRC系统能有效提升高阶过程控制系统的鲁棒性和快速响应能力。

高温中压长输蒸汽管道的热补偿方式及支架约束

高温中压长输蒸汽管道热补偿方式有别于电厂内部短距离输送管道,既要考虑安全性,又要考虑项目的经济性。论文对比常用热补偿方式的优缺点,提出高温中压长输蒸汽管道采用旋转补偿器补偿为主、自然补偿为辅的热补偿方式较为合理。对直线线路段、平行线路段、转角及转角叠加标高微调段、直线高差段、直线跨越段这几种常见的管道布置形式,通过START应力计算软件建模分析,确定较优的热补偿方式及支架约束条件。

超超临界锅炉启停过程中汽水分离器温度场与应力场数值模拟计算

随着可再生能源行业的发展,更多火电机组需要参与调峰运行,这对锅炉的启停速度、运行的灵活性和安全稳定性提出了更高要求。汽水分离器是超超临界机组的核心厚壁承压部件,在启停过程中由于温度场的变化会产生热应力,从而引起应力损伤和疲劳损伤。通过有限元数值模拟对汽水分离器在不同启停过程中温度场与应力场进行了研究,获得了温度、热应力和总应力随时间变化的规律。研究结果表明,启停过程危险点位置始终处于筒身与引入管连接区域,不同启停过程中冷态启动应力幅值最大,为362 MPa。对冷态启动下3种加速方案进行仿真分析表明,不同方案启动结束阶段瞬态总应力无明显差异(365 MPa)。

基于闪光法的蒸汽发生器传热管导热系数的测量研究

针对蒸汽发生器传热管的导热系数很难由理论计算直接获得、通常需要通过试验测量得到的问题,基于瞬态传热原理,在保持传热管外形的基础上,运用激光闪光法设计了一种基于传热管导热系数测量装置。分别对4种不同厂家制造的690合金传热管的导热系数进行了测量,并将测得的数据在20~400℃范围内进行线性拟合,通过拟合公式,可直接求得该温度范围内任一温度条件下的导热系数,为蒸汽发生器传热计算提供可靠的参数。

快堆钠-水蒸汽发生器热工水力稳态综合性能研究

钠-水直流蒸汽发生器作为分隔钠冷快堆二、三回路的重要屏障,有着非常重要的地位。为分析蒸汽发生器的流动换热特性,西安交通大学搭建了快堆钠-水蒸汽发生器综合性能试验台架,开展了一系列稳态实验,并自主开发了一维两相热工水力设计程序。从稳态实验中选取低功率、中等功率以及满功率5个典型工况开展DeCOSS程序稳态计算。在对实验数据以及计算结果进行归一化处理后,对钠侧轴向温度分布以及蒸发器出口钠侧、水侧出口温度进行对比验证。可发现不同功率工况下,DeCOSS程序计算结果均与实验数据符合良好,验证了蒸汽发生器自主化设计和分析程序的正确性。此外,获取的实验数据也可反之修正DeCOSS程序计算方法,为今后钠-水蒸汽发生器开展相关课题的研究奠定基础。

多层砂岩油田热采油藏管理提高采收率

概述了美国科恩河油田多层砂岩稠油油藏的特征和开发历史,重点讨论了强化热采油藏管理提高采收率的实践。科恩河油田为水动力圈闭的单斜油藏,蒸汽驱开采后期,碳氧比能谱测井、四维时移热采动态及注采井动态监测结果,孤立单河道砂体识别、追踪,全油田三维地质建模及数值模拟研究为识别剩余油和提高采收率提供了依据。人工智能、蒸汽泡沫驱、双油管完井分层注蒸汽等措施扩大了蒸汽驱波及体积。加密井、水平井钻井及浅部油藏侧钻水平井可大幅度增加可采储量,水平井产量达到相邻直井的3倍以上。为开采油藏下倾部位油水界面附近未动用的“冷油藏”,在下倾部位水层钻产水井泄压,使蒸汽驱得以有效波及到该部位剩余油。

光热协同甲醇水蒸气重整制氢实验和微观机理研究

针对太阳能光热化学甲醇重整制氢中光热耦合效应及微观机理尚不清楚的问题,采用光热化学和热化学反应对比的研究方式,与微观实验相结合,研究了光热化学甲醇重整中光和热的耦合效应,探究了光和热在微观产物转化中的反应路径。研究结果表明:在较低温度下,光对氢气产率的提升具有促进作用,当其与热化学达到相同氢气产率时,光热化学反应温度降低,造成这种现象的原因是光促进了水的分解、吸附态HCOO*的生成以及碳酸盐的分解,其中水在反应中的作用通过不同水醇比的实验得到了进一步验证;随着温度的升高,固定辐照度下光的促进作用逐渐降低,这是因为光对碳酸盐物质分解的促进作用随温度升高而减弱。研究阐明了光和热的耦合效应,分析了对应的微观机理,为理解光热协同机理提供了理论基础。

四级背压乏汽深度利用系统及其性能分析

针对某600MW间接空冷机组在高背压供热的基础上利用大型蒸汽射汽器,提出了一种适应调峰运行的四级背压乏汽深度利用系统。有效解决了热电联产机组低负荷乏汽供热能力降低的难题,提高了机组低负荷下的乏汽供热能力。对二级背压乏汽供热系统的供热特性进行了试验研究,分析得出机组背压和循环水温度是影响乏汽利用的关键因素,以汽轮机排汽热损失最小为目标,建立了四级背压乏汽供热系统能耗分析模型。通过能耗分析模型对某600MW机组四级背压乏汽深度利用系统在不同供热时段调峰运行下的性能进行了计算分析。在低负荷段,高压侧的背压受到汽轮机排汽流量的限制,通过循环冷却系统降低低压侧的背压可提高系统能效。不论是与常规的中排供热的方式相比,还是与二级背压乏汽供热相比,四级背压乏汽深度利用系统低负荷下的供热能力明显提升。在对外供热量一样的情况下,四级背压乏汽深度利用系统相比较二级背压乏汽供热,机组的发电出力可降低131MW。

基于再热蒸汽抽汽-熔盐储热的火电系统分析

提出了一种基于再热蒸汽-抽汽熔盐储热的火电联合系统,通过建立仿真模型对系统的运行过程及效率进行了分析。为了使熔盐放热过程匹配主蒸汽温度,需要在抽汽充热过程之后再配置电加热器对熔盐提温,在此基础上研究了充热过程平均换热温差、放热过程夹点温差、低温储热温度对系统性能参数的影响。结果表明:充热过程中维持10 K平均换热温差,放热夹点温差从5 K增加至15 K会导致最高等效往返效率从88.2%降低至85.0%,同时最佳储热温度从314℃升高至324℃;放热过程中维持10 K夹点温差,充热过程的平均换热温差从5 K增加至15 K时,最高等效往返效率从89.5%降低至85.8%;2个温差均在10 K时,机组的最高等效往返效率为87.1%,该条件下运行时机组最低负荷可从30%下调至24.3%。

某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常分析及处理

针对某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常状况,采用载荷测试的方法获取实际吊点载荷,发现原有吊架设计载荷小于管道实际吊点力、不能够满足管道承载需求,导致管道向上热膨胀位移量不足。最终本着经济有效原则,通过更换一组恒力吊架及变更水平向限位结构型式的方法,有效解决该故障,有力保障管道的安全稳定运行,也为类故障的处理提供可供参考的经验。

火电机组给水泵汽轮机振动跳闸的原因与防范措施

以某厂4#机组给水泵汽轮机突然出现1#轴承振动增大至保护值而导致机组跳闸为例,通过对该类生产事故的调查分析发现,转子联轴器不对中导致叠片式联轴器膜片断裂损坏,是给水泵汽轮机轴承振动增大的主要原因.为此,除及时采取相应的故障处理措施排除生产事故外,还根据此类故障产生的原因,提出相应的防范改进措施,以保障发电机组的安全运行.

单轴燃气-蒸汽联合循环机组FCB控制策略研究与应用

为强化本地支撑电源建设,提高应对突发因素造成的大面积停电事故,广东电网对联合循环机组孤网运行能力及“黑启动”功能提出了明确要求。依托某燃机电厂二期基建调试项目,开展了两套AE94.3A型燃气-蒸汽联合循环“一拖一”单轴式机组快速甩负荷(fast cut back,简称FCB)试验。试验模拟了电网外送回路故障,机组通过快切线路断路器,最终实现了汽机跳闸,燃机快速切负荷、输出功率降至带厂用电的“孤网运行”目的,试验过程各参数变化平稳,主辅机设备均为安全停运,试验取得了较好的效果。通过对汽机旁路系统、锅炉过热/再热减温水系统、汽包液位系统、凝结水及真空系统、轴封系统等的控制策略进行针对性的优化与完善,使得机组具备了完整可靠的FCB功能,显著增强了电源侧供电可靠性。相关经验可供后续同类机组参考。

核电汽轮机高压缸变形控制关键技术研究及应用

以某百万千瓦核电汽轮机高压缸为研究对象,建立三维模型,并用ANSYS/WORKBENCH计算分析了稳态运行时汽缸轴封处温度分布与螺栓预紧力对汽缸变形的影响,同时针对性地提出了控制汽缸变形的处理方案,经过在同类型多台次机组上的实施验证,效果良好。

垃圾焚烧锅炉最佳适用主蒸汽参数的探讨

提高生活垃圾焚烧锅炉的主蒸汽参数可提高热力系统循环效率。本文基于朗肯循环、理论循环热效率讨论循环热效率与主蒸汽参数的关系,并探讨我国锅炉主蒸汽参数系列的确定,分析提高蒸汽压等级对锅炉运行管理的影响。循环热效率随蒸汽初压增大而提高,实际运行过程中,应充分考虑提高蒸汽压等级对汽水循环倍率、循环系统类型、汽包蓄热能力、锅炉压力部件材质、汽水质量等运行管理过程造成的影响。

海上稠油热采插入密封工具研制与试验

为了解决海上稠油热采作业注汽不均匀、油藏局部吸热、开采效率低的问题,通过工艺分析,研制了海上稠油热采插入密封工具。该工具采用导热油吸热膨胀作为坐封动力源,可有效简化工具结构和作业流程。通过对比试验对热膨胀试验油进行了优选,采用专业软件对工具关键部件进行有限元分析,验证了工具结构及选材的合理性,并在室内对工具的性能进行验证。现场测试结果表明:该插入密封工具在经过3个轮次、350和50℃高低温密封测试后,仍可承受2.1×10^(7)Pa压差,在高低温条件下均保持较小的解封力,试验后高温密封组合未发生明显损坏。该工具结构简单,性能可靠,与常规的注汽阀配套使用,可满足海上油田稠油热采分段注汽的要求,具有良好的应用前景。研究成果可为海上油田高效开发提供良好的技术储备。

蒸汽蓄热器在市政污水处理厂热水解厌氧消化工艺中的应用设计

在日益严格的环保要求下,热水解厌氧消化工艺成为市政污泥减量化、稳定化、无害化、资源化的途径之一。Cambi热水解工艺是全球工程化应用最成熟的工艺,由于其序批式反应机制,蒸汽系统负荷有较大波动,应用于热电联产系统中会导致锅炉负荷不稳定,可能产生锅炉故障等问题。以北京某污泥中心热电联产项目为例,为解决热电联产系统蒸汽负荷波动和蒸汽源产气波动的问题,采用3种方法计算了蒸汽蓄热器理论蓄热量和容积,综合比较确定蒸汽蓄热器设计容积为200 m^(3)。蒸汽蓄热器的应用可达到改善锅炉运行状况、提高锅炉运行热效率和供汽品质、均衡用汽负荷、热电联产稳定性等作用。通过对北京市政污水处理厂进行蒸汽蓄热器应用设计,可为蒸汽波动带来的运行问题和节能设计提供新的解决思路。

多轮次蒸汽吞吐水平井套管射孔参数优选方法研究

针对多轮次蒸汽吞吐水平井在确保套管安全寿命前提下,有利实现储层产能最大化释放的套管射孔参数优选问题,开展了射孔参数对产能影响和对套管安全性影响研究,建立了水平套管井表皮因子计算模型及产能预测模型。在此基础上提出了在满足储层产能最大化释放的射孔参数范围内,结合套管安全性校核结果优选射孔参数的方法。通过该方法设计的渤海某稠油油田的射孔参数可知,该井目前已完成超3轮次蒸汽吞吐过程,产能达到配产的同时,套管处于安全服役的状态。该方法可为多轮次蒸汽吞吐水平井套管射孔参数优选提供依据。