基于换热理论的凝汽器压力应达值的确定

基于换热器的换热理论,提出了一种新的凝汽器压力变工况算法,将其应用于凝汽器压力应达值计算中,并以某电厂600 MW机组为例进行了验证.结果表明:该算法具有较高的精度,适用于凝汽器压力的变工况计算.通过对影响凝汽器压力的4个因素进行分析,分别确定了其应达值的计算方法,并对汽轮机低压缸排汽焓及闭式循环水系统循环水入口温度的变工况计算方法进行了推导与说明.在凝汽器压力应达值的基础上,提出了区别于参数基准值的参数应达值的概念,可指导机组的运行优化.

新型热源塔溶液再生系统性能优化分析与实验研究

针对热源塔热泵系统冬季运行时存在的溶液稀释问题,提出了一种基于真空沸腾冷凝的新型热源塔溶液再生系统,并构建了相应的实验台。实验测试结果表明:随着溶液浓度的增加,溶液再生速率和再生效率存在先增加后降低的趋势,在乙二醇质量浓度为26%时达到最大;系统真空压力的增加可以极大提高溶液再生效率和再生速率,但其运行可靠性受到影响;进口溶液温度在36℃且电加热出口阀门开启时间为12 s时存在溶液再生效率的最大值。该溶液浓缩装置正常运行时溶液再生效率可达到3.40 kg/(k W·h)以上,溶液再生速率可达到550 kg/d,与传统的溶液再生相比,具有很好的节能性。

逆流热源塔传热传质模型建立与凝水调节的可行性

为探讨通过调节运行参数对热源塔内凝水量进行控制的可行性,在建立逆流热源塔内溶液与空气间热质传递数学模型并对其验证的基础上,深入研究了以乙二醇水溶液为工作介质热源塔的入塔空气湿度和入塔溶液温度对塔内凝水量的影响规律.结果表明:当热源塔入塔空气含湿量从4.9 g/kg减小至2.2 g/kg时,塔内凝水量从1.98 g/s减小至-0.40 g/s;当入塔溶液温度从-5℃升高到-1℃时,塔内凝水量由0.56 g/s减小至-0.07 g/s.通过降低入塔空气湿度或者提高入塔溶液温度,可减少热源塔内凝水量,甚至实现溶液浓度再生,从而为减少系统溶液再生需求,高效解决热源塔热泵的溶液再生问题提供了新思路.

热源塔热泵系统相变潜热的应用研究

空气源热泵冬季制热的热源是室外湿空气,室外湿空气由干空气和水蒸汽两部分组成,因此湿空气流经室外换热器表面的热交换过程可以分为两部分来研究,一部分是干空气的放热降温过程,热交换前后都是气态;另一部分是水蒸汽放热降温过程,随着换热器表面温度的不同,水蒸汽降温放热过程中往往伴随着相变发生。而传统的空气源热泵并没有充分地利用后者的相变潜热,且一般认为凝结水珠或水膜附着在换热器表面,影响换热效果,也减小了肋片间距,增加了空气流通阻力,减小了空气流通量,因此以往的空气源热泵设计一般希望室外侧换热器偏向于干工况运行。但对于长江以南冬季低温高湿地区,想维持这一工况运行有一定的难度。针对此区域冬季这一问题,以及推迟室外侧翅片表面结霜时间为目的,开发出了一套名为热源塔热泵的新型热泵系统。本文选择此区域中的几座典型城市(重庆、长沙、南昌、南京和杭州),根据各自相应的典型气象年数据,在冬季工况,通过对热源塔内管翅式换热器在含湿工况下的热工计算,分析将湿空气中水蒸气的相变潜热用于空调方式采暖的热源是否有意义,以及针对其开发出的热源塔热泵系统,评价其是否有一定的经济效益和环境效益。

新型热源塔溶液再生系统非稳态特性分析与实验研究

针对热源塔冬季运行时存在的吸湿问题,构建了一种新型热源塔溶液再生系统并对其进行实验测试。考虑到系统在初始运行时需要建立平衡的温度场且系统运行时存在溶液不断变浓的现象,对该溶液再生系统启动时的非稳态特性进行了研究,获取了各运行参数随初始运行次数的变化规律,同时对不同浓度下各运行参数变化规律进行了实验分析。实验结果表明:初始开机运行后,随着运行次数的增多,在总运行水量保持不变的情况下,单次运行所需电量呈下降趋势,冷凝水量呈上升趋势,最终系统趋于稳定。随着溶液浓度的变化,系统再生效率存在先增加后降低的趋势,当溶液浓度达到18.5%时出现最佳值,此时再生效率为4.28 kg/(kW·h),再生速率为749 kg/d,再生百分比为14%。该装置将溶液的真空沸腾过程和冷凝过程融合在一起,系统能耗大大降低,具有较好的节能效果。

具有预凝功能的新型热源塔的构建及模拟

针对现有开式热源塔冬季运行时塔内溶液吸湿量大从而影响系统安全运行的问题,提出了一种具有预凝功能的新型热源塔结构.对该新型塔的运行过程进行了理论分析,在对横流热源塔和翅片盘管进行建模和实验验证的基础上,进一步构建了新型塔的数学模型,并对比研究了新型塔和普通塔在不同环境湿度下的传热传质特性.结果发现,随着环境湿度由90%降低到60%,新型塔的换热量相比于普通塔增加了10.9%~12.5%,吸湿量减少了55.2%~76.3%,且随着环境湿度的增加,新型塔吸湿量的增加速率更为缓慢.当环境湿度为40%时,溶液处于再生工况,新型塔的再生量增加了64.3%,证明了新型塔在缓解热源塔内溶液吸湿问题有明显的优势.

具有预凝功能的新型热源塔运行性能的实验研究

为解决现有开式热源塔冬季运行时塔内溶液吸湿量大而影响系统运行安全的缺陷,本文设计了一种具有预凝功能的新型热源塔结构,分析了新型塔的运行过程,并对比研究了新型塔和普通塔在不同进口溶液温度、空气流量和溶液流量下的运行性能。实验结果表明,新型塔具有更强的换热性能和更低的溶液吸湿性。进口溶液温度由1℃上升到3℃时,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.62~0.24 k W,溶液吸湿量平均减少了0.13 g/s;空气流量由1.41 kg/s升高到2.17 kg/s,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.79~0.84 k W,溶液再生量平均增加了0.1 g/s;溶液流量由0.36 kg/s升高到0.68 kg/s,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.57~0.63 k W,溶液吸湿量平均减少了0.11 g/s。

凝汽器压力热量平衡耦合计算方法

针对基于温度平衡的传统凝汽器-冷却塔耦合凝汽器压力需要多重迭代计算,导致计算较为复杂的问题,提出了一种基于热量平衡的耦合计算方法,并以某台600 MW机组为例,采用2种计算方法分别对该机组的凝汽器换热特性进行了计算比较。结果表明:基于温度平衡的传统计算方法与基于热量平衡的耦合计算方法计算结果基本一致,验证了本文算法的正确性;而本文算法计算过程简单,计算速度快,可为凝汽器的热力性能在线计算提供便利。

分凝分馏器运行性能分析与设计改进

分析了乙烯装置中分凝分馏器的运行性能,从设计、投资、分离效果等方面对分凝分馏器及其改进形式-分凝分馏塔、热集成精馏系统等进行了比较。

凝汽式电厂循环式供水冷端系统耦合数学模型

现有的热力发电厂冷端系统运行优化模型常常把凝汽器进口循环水温度看作定值,但若冷端系统为循环式供水,应考虑冷却塔以及气候条件的影响。为了改进冷端系统运行优化模型,建立了冷却塔内空气饱和或不饱和时传热传质模型和冷却塔通风量计算模型,以及在对凝汽器内传热过程分析简化的基础上建立了凝汽器内换热模型。所建模型相互耦合,联立求解后可得到与凝汽器负荷、循环水量和环境条件相对应的冷端系统各点温度参数,可指导冷端系统优化运行。

氯乙烯精馏冷凝器泄漏原因分析及采取的措施

针对二线精馏7℃水冷凝器频繁腐蚀泄漏,从装置设计、水质管控、工艺介质等方面进行了深入排查和分析,找出了泄漏的原因,提出了解决措施。

提高精馏塔单塔能力的生产实践

白银公司某厂采用精馏法生产精锌工艺,存在的问题:主要为精馏塔单塔能力低。采取了对铅塔冷凝器外围架设轴流风机的辅助冷凝办法和利用停塔检修的机会优化改进铅塔冷凝器砌筑,从根本上提升铅塔冷凝器冷凝效率;实施了提升镉塔脱镉能力的精锌质量技术攻关,为稳定和提高单塔能力再优化提升空间。以上措施实施后,精馏塔单塔能力由29~33 t/d提高到35~36.5 t/d。

HCFC-22装置中氯化氢精馏塔冷凝器失效探讨

氯化氢精馏塔冷凝器是HCFC-22装置中的设备,曾出现过最短使用2 h左右出现换热管腐蚀穿孔、泄漏的现象。主要分析探讨氯化氢精馏塔冷凝器失效的原因及相应的解决方法和措施。

丙烯精馏塔冷凝器问题分析及整改措施

中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司乙烯装置丙烯精馏塔冷凝器,在运行过程中冷凝能力降低,导致丙烯精馏塔塔顶压力超标,装置被迫降低加工负荷运行。通过研究分析,找到了其原因并采取一系列整改措施。经过对换热器冷却水流程进行技术改造,换热器冷凝能力大幅提高,满足了装置生产的需要,提高了丙烯的产量,减少了排放,降低了生产成本。

逆流冷凝塔热泵系统热质交换过程数值模拟研究

冷凝塔作为冷凝式热泵系统的重要组成部分,其热质交换过程对于降低能耗及热泵系统设计具有重要意义。以逆流冷凝塔热泵系统形式为基础,通过建立冷凝塔内热质交换过程的数学模型,推导出热质交换过程的通用计算方程组,并以贵阳地区的气象参数为参考,对不同工况下塔内热质交换情况进行模拟计算及具体分析。研究结果表明,不同入口空气参数对溶液温度、冷凝塔进出溶液温差等设计参数有很大影响,通过设计前对冷凝塔内部传热传质过程的模拟计算,能够有效指导冷凝塔和整个热泵系统运行工况的设计,且在系统运行时能够对不同外部条件下设备的调节及保护操作进行预判断。所得结果对冷凝塔的设计选型及热泵系统的实际运行具有重要意义。

精丙烯塔常规流程和热泵流程比较

精丙烯塔的丙烯和丙烷沸点接近,所需的回流比大,可采用的流程有热泵流程和常规流程。由于塔底温度较低,常规流程中对热源温位要求不高,炼油厂其他装置富产的95℃的低温热水即可满足要求。针对精丙烯塔系统,从采用低温热水作热源的常规流程和热泵流程的工艺流程和主要操作参数出发,计算并汇总了两种流程的主要消耗和操作费用,对比了主要设备的投资,并对能耗进行了计算和分析,认为常规流程在操作费用方面有较大优势,每年可节省操作费用约1900×10~4 RMB$,具有较好的经济性。

“膨胀机+重接触塔”天然气凝液回收工艺的优化

为了实现对新建渤西油气处理厂的"膨胀机+重接触塔(DHX)"天然气凝液回收工艺的优化,筛选出了影响丙烷收率和装置能耗的关键参数(低温分离器的冷凝分离温度和压力、膨胀机的膨胀比、重接触塔顶温度和脱乙烷塔底温度),通过比选,确定了干气外输压缩机进口压力(1 000kPa)、膨胀机的膨胀比和主要设备的操作压力。根据Hysys工艺模拟计算结果,对各主要设备的操作温度对丙烷收率和能耗的影响规律进行了分析,结果发现:①低温分离器入口温度越低,丙烷收率越高,但是温度过低会导致脱乙烷塔底热负荷大大增加,即能耗增加;②脱乙烷塔顶气相经冷箱Ⅱ换热冷凝后进入重接触塔顶的温度越低,丙烷收率越高,脱乙烷塔底热负荷基本不变,但存在一个温度极限值,当进入重接触塔顶的温度低于-92℃时,塔底热负荷呈直线趋势急剧增加;③采用重接触塔工艺方案时,脱乙烷塔底温度越高,丙烷收率越高,塔底的热负荷也越高。当塔底温度高于56℃(极限值)时,塔底热负荷呈直线趋势急剧增加,丙烷收率出现陡降。经综合考虑,确定了该工艺的最佳操作温度(低温分离器入口温度为-39℃,脱乙烷塔顶气相经冷箱Ⅱ换热冷凝后进入重接触塔顶的温度为-86℃,脱乙烷塔底温度为52℃),实现了丙烷收率和能耗之间的平衡和收益最大化。

无溢流固阀板式热水塔热质传递特性

以蒸汽、水为实验介质,研究气流床煤气化系统的关键设备之一——固阀板式热水塔的传热特性。利用塔板上汽液二相逆流热质传递过程能量方程,根据实验结果拟合出了预测传热效率的公式,并通过改变开孔率、孔径、阀高和孔间距等固阀塔板结构参数研究其对传热特性的影响。实验结果表明:传热效率预测值与实验值相符程度较高,验证了公式能较好地描述热水塔内蒸汽-水一元体系直接接触冷凝传热过程;传热效率随着传热单元数的增加而增加,在液汽比(质量比)为5—32实验操作范围内,传热效率一般低于55%;当传热效率较低时可以通过减小动能因子,增大传热单元数,从而提高传热效率;当传热效率较高时,可以适当减小开孔率、孔径和阀高,增加传热面积,提高传热效率,而孔间距对传热效率的影响可以忽略不计。

大型芳烃联合装置能耗对比与设计改进

以某厂1号、2号芳烃联合装置为例,综合分析了相隔十多年设计的两套装置在能耗及低温热利用方面的差别,以及2号芳烃的设计改进对装置能耗的影响。提高加热炉燃料热效率、优化精馏塔的操作条件,提高低温热利用效率等措施对降低装置能耗非常重要,2号芳烃的操作费用明显低于1号芳烃。特别是2号芳烃特有的蒸汽压缩系统将装置自产的低压蒸汽转化成次高压蒸汽,替代传统设计中的一些高压蒸汽用户,让热量利用更趋合理。随着热水制冷技术的逐步成熟,芳烃联合装置利用低温余热制取热水进而制冷的方案未来会有更大作为。

板翅式换热器在抽提装置脱重塔上的应用

抽提装置脱重塔原用的板式冷凝器易泄漏、安全可靠性低、检修频繁。分析认为抽提装置脱重塔冷凝器采用板翅式换热器是可行的,并进行了设备的设计、选型和应用,通过应用表明,板翅式换热器具有换热效率高、结构紧凑、安全可靠性高等特点,并取得了良好的经济效益。