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。

采用冷却塔补偿的地埋管地源热泵热平衡系统控制研究

采用冷却塔补偿来减少夏季土壤排热量的做法是地埋管地源热泵最常见的一种热平衡措施,但目前与其相适应的控制策略尚不够完善。在此,针对采用冷却塔补偿的地埋管地源热泵热平衡系统,提出一种以效率优先和热量补偿双模式运行的控制策略。这种控制策略明确了冷却塔与地埋管双向切换的条件,可以在保持地埋管地下热平衡前提下提高地源热泵系统的工作效率,并能够自动适应不同负荷特点的建筑物。

某大科学装置项目工艺冷却水系统设计

介绍了某在建大科学装置项目的工艺冷却水系统设计,包括服务对象、系统形式、系统组成、水温控制策略、流量控制策略等方面的内容。简述了热回收型水源热泵在工艺冷却水系统中的应用方案,并对工艺冷却水系统设计后续可开展的工作和研究提出了3个方向。

开式热源塔技术研究现状及发展趋势

介绍了开式热源塔的2种基本结构、工作原理及塔内气液热质交换对热源塔技术,系统总结了开式热源塔的结构组件、防冻液、传热传质特性和适用性研究现状,重点阐述开式热源塔在防冻液开发和传热传质过程的研究热点及主要进展。虽然开式热源塔技术仍存在防冻液不够安全环保,具有腐蚀性和毒性且再生技术不够稳定,能耗过高等缺点,但开式热源塔换热强度大、采热效率高、结构简单维护成本低,在建筑供暖领域具有广阔的应用前景,未来开式热源塔技术将朝着更高效稳定、更安全环保、更节能低碳的方向发展,构建更佳绿色低碳的供热体系。

熔盐塔式太阳能吸热器传热特性计算模型研究进展

熔盐塔式太阳能热发电技术是目前国际主流的光热发电技术,熔盐吸热器作为将太阳能转换为热能的核心设备,其性能直接影响系统发电效率,吸热器安全性影响电厂运行小时数。因此,建立熔盐吸热器传热模型,获得准确的传热特性十分重要。对主流的外置圆柱式熔盐吸热器的传热计算模型进行了系统梳理,总结了传热模型中投入辐射能、辐射热损失、对流热损失及熔盐得热量的计算过程及基本方法。根据计算结果的精细程度,吸热器传热模型分为详细模型和简化模型。详细模型的计算精度高,能细致反映实际能量转换过程,但计算成本较高,瞬态过程计算耗时多,但其特定工况的计算结果可为简化模型提供计算结果的验证参考。简化模型是对描述熔盐吸热器传热特性的理论模型做合理简化,在较为准确地完成计算的同时具备较快的计算速度,多用于吸热器设计阶段。通过各模型特点及性能的总结对比,可为熔盐吸热器热性能计算过程的传热模型选择提供技术指导。

基于速率模型的胺法碳捕集系统吸收塔内传热传质耦合模型

为研究化学吸收法碳捕集系统吸收塔内CO_(2)化学吸收过程中,搭建了一套基于速率模型的传热传质耦合模型,用以分析塔内热质耦合过程和吸收塔吸收性能。与Aspen Plus工艺模拟软件比对后,验证了模型的准确性。基于模型对某电厂CCUS示范项目中,吸收塔气液比、填料高度对传热传质、吸收性能的影响进行研究。结果表明,增大气液比与填料高度可提高吸收性能,过大则会引起CO_(2)吸收速率降低,导致吸收性能提升不再明显。研究为吸收塔内复杂的热质耦合过程研究提供新方法,对实际工程应用中吸收塔工艺参数优化有指导意义。

基于定热负荷的自然通风湿式冷却塔防冻特性三维数值研究

针对湿式冷却塔(湿冷塔)冬季运行易出现填料底层、进风口上缘等位置易挂冰的实际问题,建立了基于定热负荷的自然通风湿冷塔三维数值模型,探究了湿冷塔在严寒天气不外加防冻装置运行时的防冻特性规律,分析了填料底层水温、通风量等关键参数的变化特征及影响因素。研究结果表明:环境温度越低,机组负荷对填料底层平均水温、最低水温的影响越大;填料底层水温偏差变化的主要因素是机组负荷、环境风速、配水方式,其中配水方式的影响幅度较大,机组负荷次之,环境风速影响较小;通风量与机组负荷呈正相关关系,与环境温度呈负相关关系;环境温度相同时,外圈配水下的通风量小于全塔配水;迎风侧内部较低处及背风侧外部的水温最低,冻结风险最大,湿冷塔冬季运行时,应着重在迎风侧和背风侧进行防冻装置布置。

塔式太阳能热发电站吸热塔的电气系统设计要点分析

通过对塔式太阳能热发电站吸热塔的负荷特性和电气设备布置进行分析,并对吸热塔电气系统的接线方案及盘柜布置要点进行了总结。分析结果表明:1)根据吸热塔负荷需求,推荐采用电动机控制中心(MCC)就地布置和不间断电源(UPS)综合利用的设置原则,并给出了典型的电气设备布置方案及影响其布置的因素;2)根据吸热塔的结构特点及检修需求,确定了吸热塔电气配电室内电气盘柜采用“上进上出线”的方式、电缆采用竖向电缆通道及单层梯式桥架多排敷设的方案;3)根据电缆铠装型式及特点,建议塔内动力电缆选用钢丝铠装。该设计方案可有效提高塔式太阳能热发电站吸热塔电气系统的合理性、可靠性及运行检修维护的便利性,对电气系统的设计具有重要的参考意义。

燃气电厂烟气余热回收吸收塔设计优化与实验研究

为减少碳排放、有效提高能源利用效率,对某燃气热电厂烟气系统进行了余热回收改进设计。采用填料喷淋技术对原有的余热喷淋塔进行结构优化设计,将吸收换热塔优化为填料塔,有效强化换热性能。结果表明,优化后烟气余热回收吸收塔不仅消除了原系统水泵气蚀、振动和噪声的问题,还解决了换热塔“失水”的问题。在输入燃气量不变、输出电力不变的前提下,输出热量有效提高10%以上,脱硝效率稳定达到70%以上,NO_(x)最低浓度可稳定维持<10 mg/m^(3)。与常规供热方案相比,本余热回收方案年回收烟气热量2.789万GJ,并带来了可观的经济与环境效益,每个采暖季减少天然气使用量约86.70万标方,减少CO_(2)排量约1610 t/年。

钻井液冷却装置技术发展现状及展望

随着国内油气钻井向着万米深井开发,钻井过程中井底温度越来越高,因此需要对钻井液降温冷却以保护井下工具仪器。而国内钻井液冷却装置普遍存在设备超大、超高以及设备冷却降温幅度不大的现状。本文从介绍国外钻井液冷却装置技术现状出发,阐述了国外钻井液冷却装置技术现状;同时结合国内钻井工况,重点分析了国内自然冷却、开式冷却、闭式冷却和强制冷却4种钻井液冷却装置的工作原理、优缺点和适应范围。结合国内钻井技术发展现状,为保障冷却装置降温效果,结合道路运输和环保要求,分析了冷却装置降温机理研究、工程适应性、应用局限性和装置可靠性等关键技术难题,提出了冷却装置技术研发思路,为开发研制适应性强、可靠性高和冷却效果显著的装置提供参考。

半干法硫铁矿制酸装置

半干法制酸是让转化后的气体跨过恒浓点,用吸湿塔来减少气体中水分。吸湿塔不加水、不串酸,循环酸浓度不变,通过控制水硫比和上塔酸温来维持循环酸浓度,填料中表面冷凝与吸收并行。由气体带进塔的水为全域水,气体带水1 t可产约5 t蒸汽。吨酸产汽量0.93 t,其中中压过热蒸汽0.35 t、低压饱和蒸汽0.58 t,若全产低压蒸汽则达1.02 t。可实现零循环水和尾吸塔稀酸零排放。半干法制酸工艺腐蚀性小,接近干法制酸的极限,看似不加水的酸热回收工艺,且比酸热回收工艺更安全。吸湿塔进气中的SO3成酸率超过70%,成酸热相当于气体190℃温升,操作负荷可降至30%,或进塔气体的φ(SO2)低至3%。

塔体构型对钢结构间接空冷系统输运性能的影响研究

以2×350MW空冷机组为研究对象,采用数值模拟方法,详细探究了不同环境风速下,不同塔型空冷系统的流动换热特性;从系统整体至局部扇区两个层面上,揭示了不同塔型条件下空冷散热器水侧换热量和出口水温分布规律。研究结果表明,随环境风速增加,不同塔型间接空冷系统流动换热性能均下降;无风环境下,双曲线塔型冷却性能优于所有直锥塔型;各环境风速下,锥段比为0.2直锥塔型冷却性能低于其他塔型结构;环境风速4 m/s时,锥段比为0.5直锥塔型冷却性能优于其他塔型结构,且在环境风速8 m/s和12 m/s时,仍呈现较好的冷却性能。本研究可为钢结构间接空冷系统结构选型和设计提供理论支撑。

低温甲醇洗装置系统排水存在的问题及改造措施

介绍了国能榆林化工有限公司低温甲醇洗装置大检修期间排水系统存在的问题,分析了系统固体杂质的来源以及对不同塔器设备的影响。针对废水输送流程复杂,易造成热再生塔和甲醇水分离塔塔盘堵塞,固体杂质再次带入系统等问题,在排放甲醇泵出口阀后至废水外送液位调节阀后配置一条管线,实现了高效安全的排水,避免了废水中的固体杂质再次带入后堵塞系统的风险,同时降低了洗涤水输送电耗。

钢管密闭塔水平圆管降膜热质传递规律研究

冷却塔通过热质交换将高温介质的热量从系统排放到大气,从而达到冷却效果。对钢管密闭式冷却塔水平圆管降膜蒸发器传热传质的影响因素进行研究与分析,搭建逆流式密闭塔水平圆管降膜传热传质性能研究可视化实验台,主要研究气流速度、喷淋密度、喷淋水温度对横管降膜蒸发传热传质性能的影响。在给定实验工况下,得出当最佳喷淋密度为0.0416 kg/(m·s),对应的最大总换热系数为1625.01 W/(m^(2)·K);当最佳喷淋水温度为16.82℃,对应的最大总换热系数为1736.86 W/(m^(2)·K);最佳气流风速在1~2 m/s之间。

空气源能源塔与空气源热泵机组在寒冷地区供暖的应用分析

建筑电气化替代是实现“双碳”目标的重要途径。空气源热泵机组是寒冷地区供暖电气化替代产品的重要选择。为了解决空气源热泵机组在推广应用中自身结霜、低温适应性的技术问题,以及“供给侧”与“使用侧”之间的适应性问题,在理论研究的基础上,选择典型应用项目案例进行数据测试。通过数据统计分析“开式能源塔”、“闭式能源塔”、模块机组3种不同型式的空气源热泵机组在不同室外环境温度、空气湿度、供水温度等状况下机组运行性能的差异,剖析现有问题,提出解决方案,并提供不同类型空气源热泵机组的应用建议,以期为空气源热泵机组在寒冷地区零碳建筑、近零碳建筑中冬季供暖应用提供实际运行数据参考。

芳烃抽提装置溶剂再生塔换热器管束的开裂原因及优化措施

针对四川石化芳烃抽提装置溶剂再生塔E-1013换热器管束发生两次开裂、泄漏问题,对该管束的化学成分及显微组织进行分析,通过电镜扫描及能谱分析,结合换热器运行工况和管束材质结构,对管束开裂的主要原因进行分析。结果表明:管束与管板的焊接处存在局部应力集中,在振动交变载荷作用下,管束发生疲劳开裂。通过控制再生塔操作温度、换热器管束进/出口温度及选用304以上牌号的奥氏体不锈钢等措施,可有效控制管束的疲劳开裂事故。

填料蒸发预冷进风的机械通风空冷塔设计及其运行性能

为了解决机械通风空冷塔夏季机组出力不足,无法满足冷却需求的问题,设计了一种带有填料蒸发预冷进风的机械通风空冷塔,并利用Matlab编写计算程序,仿真研究了填料厚度、环境温度和环境湿度对所设计空冷塔运行性能的影响规律及其节能效果。研究表明:在环境温度为26℃,相对湿度为57%条件下,厚300 mm的CELdek7060填料蒸发预冷进风的预冷效果最好,空冷塔的排热率可提高20.57%;空冷塔的排热性能随环境温度升高而降低,且存在一个临界点温度为13.5℃,只有当环境温度高于此温度,填料蒸发预冷进风才可提升空冷塔的排热性能;在环境温度、相对湿度分别为35℃和57%时,填料蒸发预冷系统可使空冷塔的排热率提高96.96%,使出塔水温进一步降低2.80℃;在环境相对湿度为0%、环境温度为26℃时,填料蒸发预冷系统可使空冷塔的排热率提高81.14%,出塔水温进一步降低6.81℃。单塔每年节能收益约为13.84万元,具有良好的经济效益。

芳烃联合装置低温热利用与优化

芳烃联合装置因工艺流程长、循环量大、设备大型化等特点造成装置能耗较高,特别是吸附分离单元中作为对二乙基苯循环分离的抽出液和抽余液塔,两塔塔顶温度在100~200℃之间,拥有大量低温热,通过空冷冷凝会造成装置热量损失。某公司芳烃通过历年改造,实现了芳烃联合装置内部、芳烃联合装置与乙烯装置、公用工程装置和周围化工园区之间的低温热联合深度利用,装置能耗大幅降低,同时为炼厂低温热应用提供重要参考。

甲乙酮装置脱碳五塔再沸器管束结焦原因分析及优化措施

对中国石油兰州石化公司甲乙酮装置脱碳五塔再沸器Ⅰ管束结焦堵塞的原因进行了分析,并提出相应的优化措施。结果表明:造成脱碳五塔再沸器Ⅰ管束结焦的主要原因是碳五物料中的烯烃以及脱碳五塔塔釜再沸器Ⅰ存在过热点;通过采取提高脱碳五塔塔釜液位,降低脱碳五塔再沸器Ⅰ热负荷,优化脱碳五塔塔釜热量流程等措施,可使脱碳五塔再沸器Ⅰ的加热负荷由优化前的9470.842 MJ/h降至5812.549 MJ/h。

MVR技术回收聚酯装置工艺塔酯化蒸气余热探讨

随着聚酯装置的大型化,装置工艺塔酯化蒸气余热资源的利用变得不可忽视。聚酯装置工艺塔酯化蒸气余热利用方式包括余热制冷、余热取热等,但存在余热利用率不高的问题。通过分析聚酯装置工艺塔酯化蒸气特点及现有余热利用方式,结合目前新型水蒸气压缩机的发展,重点讨论了利用机械蒸汽再压缩(MVR)技术回收工艺塔酯化蒸气余热的技术方案和优势,并与余热发电技术进行了对比。结果表明:聚酯装置工艺塔酯化蒸气具有温度低,压力低、允许压降小,组分沸点差大,冬夏两季热负荷差别大,腐蚀性较强等特点;对于大型聚酯装置,在兼顾聚酯装置冷量/热量需求的前提下,采用MVR技术将多余的余热资源转化成水蒸气既可实现酯化蒸气余热的回收,又可满足酯化蒸气在冬季与夏季时热负荷差距较大的工况,是一种比余热发电更加经济高效的利用方式。