建立了蒸汽管道水力热力耦合模型,通过构建评价函数,基于线性加权遗传算法使管道各节点温度、压力的计算值逼近真实值,实现了对摩阻系数、热损系数的辨识,并分析了摩阻系数和热损系数对管道温度、压力、流速、密度等参数变化的影响.结果表明随着摩阻系数的增加,管道末端的压力和管道末端蒸汽温度逐渐降低,而管道末端蒸汽流速逐渐升高,且升高得越来越快.随着热损系数的增加,管道末端蒸汽温度逐渐降低,蒸汽压力基本不变,蒸汽密度逐渐升高.摩阻系数从 0.2 增长到 0.6时,管道末端蒸汽流速由 22.18 m/s升至 32.18 m/s,增幅 45.1%;随着热损系数从 0.4增长到 1.2,管道末端蒸汽密度由 6.53 kg/m3 升至 6.69 kg/m3,增幅 2.5%.
为实现节能降碳的目标,针对热源系统开发了一套锅炉群控算法,提出满足建筑热负荷实时需求的负荷预测模型,搭建泵组输配优化模型及热源优化模型,实现了锅炉及水泵运行台数的自动调节、水泵自动变频和锅炉负荷智能分配.通过对某商业综合体实际应用案例进行分析,验证了锅炉群控算法的有效性,该算法可使燃气消耗量减少 9.01%,泵组运行节能 42%,总运行费用节约 10.2%.
以陕西某中深层地下水源热泵系统为例,分析新热源旧管网地热能供热系统的现有运行策略;采集供热站在供暖季各设备实际运行数据,分析室外温度、不同启停组合对供热站热泵机组群性能的影响;通过新旧运行方案的对比分析,预测优化后的运行方案可以为供热站每个供暖季提升的经济效益.研究结果表明,现有运行方案热泵机组群运行耗电量和制热量均呈现阶跃式分布,相同热泵机组运行台数下,不同机组出力存在差异;不同启停组合下,制热量存在较大差别,但制热性能系数基本相同;优化后的运行方案,可以为供热站每个供暖季节约电费约 39.2万元.
为提升固体蓄热式电锅炉机组整体效率及系统安全性,对其放热特性进行研究.通过数值模拟锅炉内部布风及换热器结构,并分析实验测试结果,采用蓄热体迎风面设置导流装置和改变换热器管排结构的优化方法,改善锅炉放热不均匀的问题,提升翅片管式换热器的换热效率.优化结果表明:通过设置导流装置可使迎风截面的流速分布均匀性指数提升13.58%;通过优化换热器的管排结构,可使换热器风侧温降均匀性提高 49.779%.
结合葫芦岛市的资源禀赋、气候条件和热网现状等,采用"污水余热利用+分布式光伏"的清洁采暖技术方案,与既有的城市集中供热系统形成有效互补,实现集中供热系统由传统单一热源向绿色低碳、多能互补供热路线的转型,提高企业供热能力、降低供热风险,增加清洁能源供热方式,优化能源结构,促进节能减碳.
分析了天津市热电有限公司某公园冷、热、生活热水综合能源站现状供冷、供热、供生活热水系统,并在现状多能互补系统调控策略的基础上,应用了谷电储能、梯级利用等多种节能技术,相比未采用节能技术管理,用电量下降 51.5%,标准煤耗量减少 70.27 t,不仅为区域提供了稳定、节能、高效、清洁的供能方式,还极大提高了公司效益,实现了综合能源站节能管理的目标,并为多能协同综合能源项目业务的实际应用提供了有效的数据支持,积累了丰富的运行管理经验.
为了指导蒸汽管网的设计与高效运行,提高热能利用效率,助力节能减排,建立了考虑凝结水的蒸汽管网稳态水力热力耦合计算模型,通过SIMPLE算法实现了模型求解,并基于天津某蒸汽管网实测数据验证了模型的准确性.对蒸汽管网中产生凝结的影响因素及凝结水对蒸汽管网特性的影响进行了分析.结果表明:相较于摩阻系数,蒸汽管网的热损系数对凝结水的产生具有更显著的影响;是否考虑凝结水,对蒸汽管道水力特性计算结果的影响很小,但对其热力特性计算结果的影响较大,忽略凝结水导致管道内蒸汽温度最大计算误差为 16.2℃.
提出一种应对大型热网泄露故障的应急响应措施,即在整个热网内选取一些解列阀门加装远传电动执行机构,发生泄露故障时能够迅速将整个热网切割分离成几个独立区域,尽可能缩小故障影响的供热区域,对大型集中供热项目具有十分重要的意义.
某核电厂一期投运的两台AP1000 机组,率先实现核能供热(热电联产)试点,在提升了核电厂热效率的同时,也减少了排放到环境中的乏热.随着一期工程450万平方米市政供热工程的投运,有必要结合核电厂、首站及市政管网系统,开展仿真分析,为核电厂供热运行提供指导.采用APROS热工软件,建立了基于全厂级的负荷预测算法的核电厂供热模型,并进行了跳双泵、加热器隔离等瞬态工况分析,保证当前核电厂供热系统安全运行.
为研究烟气再循环对燃气锅炉性能的影响,在山东济南某热源厂 70 MW燃气锅炉上开展了实验研究,测试了不同循环烟气的比例对燃气工业锅炉运行状况的影响,分析锅炉长时间持续运行时的运行稳定性、炉膛温度、热效率,以及NOx 初始排放变化趋势.结果表明,循环风配比在 50%以下时,炉膛内的燃烧稳定,循环风配比超过 50%时,燃烧工况逐渐失稳;随着循环风量配比的增加,炉膛中部温度逐渐降低,而燃气锅炉热效率呈现先增加后减小的趋势,热效率峰值出现在循环风量配比为 50%时;满负荷运行,无循环风时,NOx 初始排放浓度达到了 78 mg/m3,循环风量配比达到50%时,NOx 初始排放浓度降低到 45 mg/m3,降幅 42.3%;低负荷(即 40 MW)运行时,NOx 初始排放浓度由 45 mg/m3 降低到了 28 mg/m3,实现了氮氧化物的超低排放.
补偿器作为供热管线中的重点设施,承受着管网热胀冷缩引起的应力变化,属于管网设施的薄弱点位.为研究大管径长输管道补偿器泄漏抢修方式,以DN1200供热管道补偿器为例进行分析,从运行工况、应力分析、施工工艺等方面分析利用带压焊接套筒抢修大管径补偿器泄漏的可行性,为供热企业的大管径直埋供热管网补偿器泄漏抢修工作提供有价值的参考.
在集中供热系统飞速发展背景下,现有供热管道依旧采用滞后严重、能耗较高的质调节方式.量调节方式能够有效改善上述问题,但会引起管道水力波动,危害系统安全运行.以水力波动理论为基础建立长输供热管道分布参数模型,并结合案例分析循环泵调频方式对长输供热管道水力特性的影响.结果显示,循环泵降频对管道中的流量和压力波动影响更大,且波动随着调节时间的减少和调节幅度的增大而越发强烈.为了减弱长输供热管道的水力波动,循环泵调频动作时间应尽量大于 180 s.
以长春某热力公司的集中供热系统为研究对象,提出了可用于热负荷预测的PCA-PSO-SVM模型.首先利用PCA进行降维,然后通过PSO优化算法选取最优参数c、g和ε,从而构建PCA-PSO-SVM的预测模型.仿真结果表明,经过PCA降维处理的模型预测精度略低,但模型的预测速度可以提高 20%～40%左右;此外也验证了基于PSO优化模型的预测精度较高,模型拟合度较好.
使用Ansys Maxwell 2D对永磁电机进行仿真,对比分析不同温度下,铁氧体与稀土材料励磁性能的变化趋势,模拟热泵压缩机实际运行过程中温度对铁氧体和稀土电机效率的影响.通过仿真结果和实际测试验证,随着热泵压缩机内部运行环境温度的升高,稀土电机比铁氧体永磁电机的效率稳定性更高.
提出了一种喷气增焓机械过冷CO2 跨临界循环,以研究循环喷气增焓与机械过冷耦合特性.建立喷气增焓机械过冷CO2 跨临界循环热力学模型,并采用EES(Engineering Equation Solver)软件对循环性能进行仿真分析.研究了主循环压缩机排气压力、中间压力、辅助循环过冷度以及环境温度对循环COP、排气温度、制热量、压缩机功等参数的影响,并在相同参数条件下与常规机械过冷循环进行对比分析.结果表明:主循环排气压力为 9.7 MPa时取得最大COP为 3.435,喷气增焓对机械过冷CO2跨临界循环进一步降低排气温度有较明显效果;存在使循环COP最大的最优中间压力,相同中间压力下,喷气比取0.3、0.4、0.5时COP逐渐降低;提高过冷度使循环COP和排气温度降低,制热量和辅助循环压缩机功升高;环境温度变化时,中间补气焓值变化,进而使压缩机出口温度变化.
通过分析变频水泵系统各个环节效率的变化规律,结合当前换热站循环水泵实际选型结果、运行过程中的无效节流和二次网不平衡导致的大流量运行等情况,提出换热站节电不是单纯的降低循环泵频率,而是依据运行工况确保变频水泵的综合效率最优,并对循环系统中无效节流和大流量运行状态进行优化,从系统工程的层面达到换热站节电的效果.
高校分时分区供热可因地制宜地控制高校建筑供热时间和供热温度,解决全天无差别供热造成的能源浪费问题.由于供热系统存在反应时间长、系统超调大、系统不稳定等特点,分时分区供热的重要性更为突出,采用串级自适应模糊PID控制算法来改善温控系统.实验表明,该算法可以使系统的超调量降低 3%,系统供水温度最大偏差小于 0.1℃,提高了系统的稳定性,改善了传统PID的性能,改善了分时分区供热系统的控制方法,提高了供热质量,使控制策略更加合理,减少了温控系统运行时的能量损耗.
以青岛市某区燃气锅炉烟气冷凝水综合利用项目为例,设计一套烟气冷凝水综合利用系统,将燃气锅炉烟气冷凝水合理分配,为热源周边区域换热站二次网补水并输送余热.对热源侧产生的烟气冷凝水进行处理后,依托一次管网为换热站系统进行补水,在换热站侧根据一次网和二次网的压力设计不同的补水方式,利用远程监控平台、换热站控制器和现场电磁阀,实现整套冷凝水补水系统自动运行.该套燃气锅炉烟气冷凝水综合利用系统可实现烟气冷凝水的有效回收再利用,对其他冷凝水利用项目具有一定借鉴意义.
针对中深层同轴套管井存在的热损失现象,开展了取热损失分析,并探究内管保温对套管井换热性能和机组选型的影响.研究结果表明:套管井底部取热量高于实际取热量,在热提取期间的取热损失比基本不随时间发生变化.在套管井运行流速较低、地质参数较高和套管井长度较大的条件下,取热损失更大,但仍具有取热潜力.内管保温可以提升套管井的换热性能,且当套管井承担更多供热负荷的情况下,内管保温作用更明显.对内管进行保温后,运行流量的减小会导致套管井出口温度升高、入口温度降低,故对内管保温的套管井进行供热能力评估时,应综合进、出口水温对运行要求和能效的影响来决定,采用小流量运行时应考虑进行大温差热泵机组选型.
为更高效地消纳冬季谷电富余电能、进一步提升空气源热泵经济性,提出蓄热式空气源热泵供热思路.结合各环节运行特性,利用TRNSYS软件建立新系统变工况性能分析数学模型,以单位供热量总成本ct 最低为目标,对系统关键参数进行了优化.并利用该方法进行了蓄热式空气源热泵、常规空气源热泵和蓄热式电锅炉供热系统的经济性对比,结合气候条件和峰谷电价等因素为类似地区选择最优供热系统.
