Thermo-Economic Performance of Geothermal Driven High-Temperature Flash Tank Vapor Injection Heat Pump System:A Comparison Study

Process heating constitutes a significant share of final energy consumption in the industrial sector around the world.In this paper,a high-temperature heat pump(HTHP)using flash tank vapor injection technology(FTVI)is proposed to develop low-temperature geothermal source for industrial process heating with temperature above 100°C.With heat sink output temperatures between 120°C and 150°C,the thermo-economic performance of the FTVI HTHP system using R1234ze(Z)as refrigerant is analyzed and also compared to the single-stage vapor compression(SSVC)system by employing the developed mathematical model.The coefficient of performance(COP),exergy efficiency(ηexe),net present value(NPV)and payback period(PBP)are used as performance indicators.The results show that under the typical working conditions,the COP andηexe of FTVI HTHP system are 3.00 and 59.66%,respectively,and the corresponding NPV and PBP reach 8.13×106 CNY and 4.13 years,respectively.Under the high-temperature heating conditions,the thermo-economic performance of the FTVI HTHP system is significantly better than that of the SSVC system,and the larger the temperature lift,the greater the thermo-economic advantage of the FTVI HTHP system.Additionally,the FTVI HTHP system is more capable than the SSVC system in absorbing the financial risks associated with changes of electricity price and natural gas price.

原油负压稳定装置拔出率特性分析

原油稳定装置的拔出率是原油稳定深度的决定性因素。负压稳定工艺是国内油田所采用的主要的原油稳定方式之一。针对某油田联合站负压闪蒸稳定工艺,利用HYSYS软件,模拟分析负压稳定系统操作温度、操作压力、原油含水率等对稳定装置拔出率的影响规律,明确负压稳定系统优化运行参数,提高稳定系统运行能力和水平。

液氢贮罐内过热蒸气不同质量流量泄放过程模拟

以液氢工厂中贮存液氢的液氢贮罐为研究对象,选择液氢、气液相界面、蒸气三个区域合适的控制方程,建立了可模拟从自增压到泄放后回到初始压力过程的三区模型。模拟了充液率为50%的10 m3液氢贮罐从自增压-泄放后回到初始压力的周期过程。在特定泄放时间,不同泄放质量流量条件下,对比了液氢贮罐内贮罐压力、饱和液氢和过热蒸气的质量流量和温度以及液氢体积随时间的变化特性。结果表明:泄放过热蒸气质量流量大小随泄放时间增大不断减小;泄压时间越短,泄放后过热蒸气温度越接近初始温度;进入泄放阶段,蒸发液氢质量流量发生了明显激增,增大幅度随泄放时间增大而减小。

长江中下游地区骤发干旱与缓发干旱特征对比研究

基于再分析土壤湿度、大气等压面资料以及国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6)数据,利用大气柱水分收支原理及归因方法,本文识别了1979—2020年长江中下游地区格点骤发干旱与缓发干旱,分析其空间分布及统计特征,并且诊断区域性典型骤发干旱与缓发干旱事件的发展过程及人为因素的影响。结果表明:该区域骤发干旱频发,主要发生在南部,强度偏强,且大多发展于夏季;而缓发干旱发生较少,主要发生在北部,强度偏弱,且大多发展于秋季。大气柱水汽净辐散对两类干旱的发展速度起到了重要作用,骤发干旱在发展过程中大气柱水汽净辐散偏强,造成蒸散发与降水差值较大,使得土壤湿度下降速度快于缓发干旱。2019年夏季长江中下游地区发生了一次大范围的骤发干旱事件,在发展阶段,副热带高压西伸增强了区域大气柱的风场辐散,使大气柱水汽净辐散强,干旱快速发展。2010/2011年发生了一次区域缓发干旱事件,在秋季发展阶段,近地层风场为一弱反气旋环流,风场辐散作用偏弱,大气柱水汽净辐散偏小,使干旱发展速度较慢。人类活动对2019年骤发干旱事件的影响强于2010/2011年缓发干旱事件。

MVR蒸发结晶技术在光纤制品洗气高盐废水处理中的应用

随着环保要求的不断提高,零排放技术成为实现污水资源化利用的重要路径。为了了解零排放技术中的机械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发结晶技术对含盐废水的实际处理情况,并为国内废水零排放工程的设计与运行提供参考,以江苏某光纤制品厂产生的高浓度含盐废水处理工程为对象,介绍了MVR蒸发结晶技术处理含盐废水的工艺流程和运行情况,同时对系统的经济性进行了分析。该工程基于MVR工艺原理,采用外置式板式换热器与闪蒸蒸发器形成的蒸发结晶系统。结果显示,蒸发结晶系统实际处理量为48 t/d,系统的脱盐率为99.23%,冷凝水指标达到厂内回用水指标,回收率为93.47%,结晶产生的废盐纯度为96%,达到了《工业盐》(GB/T 5462—2015)工业湿盐一级标准,吨水处理成本为65.03元。运用MVR蒸发结晶技术对含盐废水处理节能环保,无污染物外排,做到了工业废水的近零排放。

金秋致密气藏开发中的绿色低碳措施与应用效果

随着“双碳”目标的提出,金秋气田加大致密气勘探开发力度,产量从2019年不足0.1×10^(8)m^(3)快速翻倍到2022年的15.6×10^(8)m^(3)。金秋致密气藏在快速上产的同时也积极探索绿色低碳发展技术并应用,包括试采放空气回收、井下节流、闪蒸气回收、压裂返排液回用、管线泄漏监测、光伏发电、地热利用等,实现增效超1亿元,年减少CO_(2)排放约16×10^(4)t,为双碳目标的实现贡献力量。

涡旋式压缩机补气增焓测试方法研究

为解决涡旋式压缩机经济器补气增焓测试时不能同时控制补气压力和补气过热度的问题,结合压缩机性能测试台测试原理,提出用闪发器替代经济器时的补气控制和制冷(热)量计算方法,并进行对比测试验证其可行性。另外,通过闪发器补气增焓测试,分析补气压力和补气过热度对压缩机制冷(热)量和制冷(热)性能系数的影响。结果表明:压缩机制冷(热)量和制冷(热)性能系数随补气压力的增大而增大,随补气过热度的升高而减小;涡旋式压缩机补气增焓性能可通过单个补气状态测试进行评估。

川中地区含硫气田水闪蒸气脱硫除臭工艺应用现状与优化建议

含硫天然气田开发中产出的气田水逸散出的闪蒸气含有硫化氢、有机硫等恶臭污染物,影响站场周边环境空气质量,危害现场人员健康。因此,对含硫气田水逸散闪蒸气的有效治理是含硫气田开发安全、清洁生产的要求。文章结合当前国家大气污染防治政策和中国石油温室气体控排要求,对川中含硫气田水闪蒸气采取的脱硫除臭措施的适宜性进行分析,指出不同气田、不同阶段采用的脱硫除臭工艺的局限性。建议针对气田生产特点对含硫气田水闪蒸气治理工艺进行深入研究,在满足安全生产、避免公众环境投诉的条件下,积极落实国家节能提效、低碳排放政策,在新改扩建项目中因地制宜做出调整。

含汞气田低压闪蒸气脱汞试验

目的筛选出适用于含汞天然气处理站低压闪蒸气的脱汞吸附剂。方法通过VMGSim软件模拟汞在天然气处理站中的分布,选取西部某含汞气田天然气处理站作为试验场地,设计建设了1套低压闪蒸气脱汞试验装置,并通过现场试验的方法测试了4种常用高压脱汞吸附剂在低压闪蒸系统中的脱汞效果。结果①采用VMGSim模拟软件模拟汞在天然气处理工艺中的分布结果与实测结果接近,对含汞天然气的设计及生产管理具有一定的指导作用;②用于高压天然气脱汞的吸附剂能满足低压闪蒸气脱汞达标排放的要求;③金属硫化物吸附剂脱汞效果明显优于活性炭吸附剂。结论筛选出了适用于低压闪蒸气脱汞的国产吸附剂,形成了低压闪蒸气脱汞工艺技术,可为低压闪蒸气脱汞工艺提供指导和借鉴。

闪发器型准二级压缩空气源热泵加速除霜实验

为提升闪发器型准二级压缩空气源热泵逆循环除霜性能,本文利用机组既有循环结构,在除霜期间通过打开电磁阀实现补气,加大制冷剂质量流量。实验结果表明,补气可缩短融霜时间,从而有效缩短除霜时间和降低除霜能耗,而且室外温度越低,效果越显著。在-10~2℃的实验环境中,使用补气除霜后,除霜时间缩短了23.73%~40.48%,除霜耗功量减少了17.75%~45.90%。

蒸发法处理高浓度含盐废水的工艺对比分析

主要介绍了蒸发法处理高浓度含盐废水的三种工艺,即多级闪蒸技术、多效蒸发技术、机械蒸汽再压缩技术。上述三种工艺在处理高浓度含盐废水方面各有利弊,其中,多级闪蒸技术不易结垢,适宜处理含高浓度结垢离子的废水,多效蒸发技术相较于单效蒸发技术而言,利用了二次蒸汽,使系统能耗在一定程度上降低。机械蒸汽再压缩技术能再次利用二次蒸汽的潜热,大大提高了能量利用率,能耗相对其他技术最低,且运行成本低。最后对未来的工艺和技术改进方向进行了展望,并为解决高浓度含盐废水的技术难题提供了指导。

不同原油稳定工艺模拟对比与分析

为提高原油稳定工艺的稳定深度、能耗水平和经济效益,以现场实际运行工况为例,从稳定深度、C_(1)~C_(4)拔出率、单位产品能耗、经济效益和工艺㶲损失等方面出发,利用HYSYS模拟软件和PR状态方程,对微正压闪蒸工艺和提馏稳定工艺进行对比和分析,确定了不同工况下的工艺边界条件。结果表明,对于微正压闪蒸工艺和提馏稳定工艺,塔底温度应分别控制在90~120℃、110~140℃,以满足原油稳定深度的要求;当对稳定原油中C_(1)~C_(4)的拔出率有所要求,可优先采用提馏稳定工艺;塔底温度对两种工艺的稳定原油单位产品能耗影响不大;与提馏稳定工艺相比,微正压闪蒸工艺在稳定轻烃上的单位产品能耗更小;2000元/的稳定轻烃价格可以作为经济上优选工艺的分界点;从工艺上分析,原油稳定工艺的重点优化对象为换热器、加热器和塔器。研究结果可为同类原油稳定工艺的优化设计提供参考。

双组元150 N自燃推进剂发动机单阀打开脉冲特性

为了研究单路电磁阀打开对采用自燃推进剂的双组元空间液体火箭发动机脉冲工作特性的影响,对150 N发动机开展高空模拟热试车。采用推进剂组合为四氧化二氮和甲基肼,考察了氧化剂路、燃料路电磁阀同时打开和分别单独打开时20、30、50、80 ms脉宽下的发动机脉冲工作特性,脉冲控制周期均为160 ms。试验结果表明:(1)仅氧阀打开时,20、30 ms脉宽下的发动机平均推力冲量分别为0.35、0.41 N·s,分别为对应正常工况的11.08%、9.51%;50、80 ms脉宽下平均推力冲量分别为0.47、0.63 N·s,分别为对应正常工况的6.20%、5.33%,四氧化二氮均发生了充分的闪蒸雾化。(2)仅燃阀打开时,20、30 ms脉宽下的发动机平均推力冲量值相当,分别为0.17、0.18 N·s,分别为对应正常工况的5.38%、4.18%,甲基肼主要呈液态从喷管出口边缘流出;当脉宽增大至50、80 ms时,甲基肼发生不完全的闪蒸,发动机平均推力冲量随脉宽增大而逐渐增大,分别为0.22、0.31 N·s,分别为对应正常工况的2.90%、2.62%。单阀打开时,发动机脉冲工作产生的推力冲量主要与推进剂的闪蒸雾化程度有关。

补碳技术在焦炉煤气制甲醇工艺中的应用

为解决焦炉煤气制备甲醇工艺实施过程中氢气利用率低、原料单一的问题,在对焦炉煤气制备甲醇工艺现阶段存在问题进行综合分析的基础上提出了补碳的改造目标和原则;确定了补碳方式,并重点对纯二氧化碳和闪蒸气两种补碳技术和工艺以及最终的效果进行综合评估,最终确定采用闪蒸气的补碳方式为最佳。

带闪发器中间补气的R1234ze(E)热泵系统性能分析

本文采用新型环保工质R1234ze(E)作为带闪发器中间补气型高温热泵系统的运行工质,在不同蒸发温度、冷凝温度及压缩机第一级压缩比参数条件下,分析了系统的性能系数、冷凝热量及压缩机做功量等性能,拟合了系统具有最佳性能系数(COP)时对应第一级压缩比随冷凝温度参数变化关系式。结果表明:R1234ze(E)在带闪发器中间补气型高温热泵系统运行时,具有最佳的压缩机第一级压比,使得系统具有最大的COP;相比传统无闪发器的热泵循环系统,带闪发器中间补气型热泵系统具有更好的热力性能,COP比常规热泵系统同工况条件下增加10.7%~23.4%,压缩机的排气温度下降约2.5℃。

水制冷系统闪蒸器特性的理论分析

水制冷系统作为一种新型的制冷系统 ,具有三大优点 :1 使用天然制冷剂 ;2 制冷与蓄冰可以实现有机的结合 ;3 可以提供用于输送的二元冰晶。本文对水制冷系统的关键部件之一———闪蒸器内的冰晶形成过程进行了理论分析 ,建立了数学模型 ,在无因次分析的基础上做了简化并进行了数值求解 ,分析了初始速度、闪蒸器内蒸气压、水滴尺寸等因素对结冰率的影响。为了提高水滴的结冰率 ,减小水滴颗粒尺寸是较为有效的方法。

真空喷雾法制取冰浆的理论分析研究

以扩散控制蒸发模型为基础,在考虑了液滴和固体碰撞影响的情况下,建立了真空喷雾法制取冰浆的分析模型,并对液滴在闪蒸器内的温度变化的影响因素进行了分析。研究发现:液滴直径对液滴温度变化影响较大,降低液滴初温对于减少降温时间的影响不大,而降低环境压力可以使得液滴更快达到形成冰晶的条件;研究还发现采用上喷方式可以大大减少闪蒸器的尺寸。

带闪发器的中间补气型热泵系统稳态仿真模型

开发了带闪发器的中间补气型热泵系统的稳态仿真模型。在模型中,通过建立基于理论的显式表达式,开发了补气压缩机性能计算模型;采用分相区计算方法,建立了能够反映相区特点的换热器性能计算模型;并开发了基于顺序模块的系统迭代算法对各部件模型进行求解。验证表明,压缩机模型对于流量和功率的计算误差分别小于±7%和±5%;换热器模型对于换热量和压降的计算误差分别小于±3%和±4%。与传统热泵系统相比,在室外温度为-20℃的低温工况下,带闪发器的中间补气型热泵系统制热量提升18.9%。

喷气增焓涡旋压缩机在空气源热泵热水器中的应用

结合喷气增焓涡旋压缩机技术,介绍了典型的带经济器或带闪发器的空气源热泵热水器机组设计,并着重对带闪发器的喷气增焓热泵机组运行时的特有问题进行分析,为喷气增焓技术在空气源热泵热水机组中的应用提供借鉴。

混合混沌粒子群算法在苯与甲苯闪蒸过程优化中的应用

针对粒子群算法(PSO)所存在的收敛速度慢、易陷入局部极值和优化精度较低等缺点,提出了一种自适应的混合混沌粒子群优化算法(HCPSO),根据群体适应度方差对粒子群进行自适应混沌更新.通过两种经典测试函数的寻优计算,表明HCPSO算法可显著提高寻优搜索的效率和精度.将HCPSO算法应用于苯-甲苯体系闪蒸过程的优化研究,与常规PSO算法对比,结果表明:该优化算法具有寻优效率高、全局性能好和优化结果更稳定的优点.