超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学分析

为了对超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学进行分析,首先构建了分流再压缩和一次再热耦合的超临界二氧化碳布雷顿循环系统主要关键部件的数学分析模型,并基于Matlab软件进行计算分析。分别讨论了系统主要关键参数对系统循环效率的影响。从仿真结果可以看出存在最佳的分流系数,最优的压缩机入口温度、压力和再热压力,使得循环系统具有较高的循环效率。最后为能够全面地反映系统综合性能,引入了遗传算法作为优化分析方法,研究多参数对系统循环效率的综合影响,得到最高效率点的最优关键参数。     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳(T-CO₂)布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

超临界二氧化碳布雷顿循环研究进展

超临界二氧化碳布雷顿循环的循环效率高(可达50％)、系统结构紧凑、压缩耗功少、降本潜力大,可与化石能源、核能和太阳能等多种形式热源相结合,应用前景广阔.从关键部件和循环系统的角度综述了国内外超临界二氧化碳布雷顿循环在热源设备、动力设备、回热设备、冷却设备以及设计优化等方面的研究进展,分析了超临界二氧化碳关键部件的实验测...     

S-CO2布雷顿循环中离心式压缩机研究现状

从小型离心式压缩机运行效率和冷凝影响两方面介绍了国内外机构对S-CO2离心式压缩机研究的现状。指出:采用小型离心式压缩机对布雷顿动力循环系统中压缩机的设计和理论研究进行实验验证仍是最优的方案;应充分利用现有技术深入研究小型离心式压缩机内部流场分布和边界层的影响,为S-CO2离心式压缩机设计与优化提供理论支持。     

超临界CO2发电系统循环参数优化设计方法

基于超临界二氧化碳简单循环发电系统热力学模型,对在多工艺参数综合影响下循环效率的变化规律进行研究。结果表明：当系统最高压力低于临界值时,循环效率随入口压力的增加而降低,随入口温度的增加先增加后降低;当系统最高压力大于临界值时,循环效率随入口压力的增加先增加后降低,随入口温度的增加而降低。通过分析循环效率随压缩机入口参数变化规律发生转变的原因,提出循环最高压力临界值的计算方法,提出并验证一种超临界二氧化碳简单循环参数优化设计方法,可显著提高循环参数寻优效率。     

S-CO2布雷顿循环太阳能电力淡水系统火用分析

设计一种使用S-CO₂布雷顿循环的太阳能电力淡水系统,对系统的工作原理和结构组成进行介绍,并对系统开展运行性能和火用分析。结果表明,设计工况下系统的输出电功率为233.8 MW,布雷顿循环效率为37.5%,淡水日产量为3981.6 t。增大太阳辐照度有利于提高系统的电力输出和总的能量效率。定工况下的火用分析结果表明,太阳塔集热器中的火用损最大,为303.99 MW,对应的火用效率为64.45%。海水淡化换热器的火用效率最低,且其火用损值也较大。随着太阳辐照度的增加,太阳塔集热器、海水淡化系统换热器和回热器内的火用损均有不同幅度的增加。因此,对于该S-CO₂布雷顿循环太阳能电力淡水系统的后续优化而言,应重点考虑改进这些部件的性能。     

基于塔式光热的S-CO2布雷顿循环关键参数优化

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环在光热发电领域具有良好的应用前景,优化参数是进一步提高系统循环效率的重要措施.采用THERMOFLEX软件建立了10 MW级基于塔式光热的S-CO2布雷顿循环发电系统模型,通过模拟计算分析了诸多系统参数对循环效率的影响.结果表明,S-CO2透平入口温度、分流比和主压缩机入口温度均对...     

超临界工质布雷顿循环热力学分析

  [目的]  N₂O、C₂H₆、SF₆用于制冷剂或朗肯循环的工质,这些工质的临界点和物性特征使其具有作为超临界布雷顿循环工质的潜力。  [方法]  采用自行开发的MATLAB程序并调用美国国家标准与技术研究所(NIST)发布的REFPROP物性数据库,对超临界N₂O(S-N₂O)、超临界C₂H₆(S-C₂H₆)、超临界SF₆(S-SF₆)布雷顿循环进行热力学分析,并与超临界CO₂(S-CO₂)布雷顿循环进行对比。选择再压缩循环方式,分别计算得到了透平入口温度为300～550 ℃、压力为15～25 MPa,预冷器出口温度为32 ℃和47 ℃的各种工况。  [结果]  热效率计算表明:S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆再压缩循环均表现较高的热效率,且比相对应的S-CO₂再压缩循环的热效率高,再压缩循环热效率总是随着透平入口温度的提高而提高,但提高压力不一定总是提高循环热效率,提高预冷器出口温度导致循环热效率显著下降。流量计算表明,S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环的总质量流量和透平入口体积流量均远高于同等参数条件的蒸汽朗肯循环,但这四种超临界工质循环的透平出口体积流量相近。  [结论]  S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环均有潜在应用价值。     

超临界二氧化碳布雷顿循环在能源领域的应用

超临界二氧化碳布雷顿循环在能源领域的应用已经成为热门话题.依据超临界CO2布雷顿循环的基本原理,对其在不同能源领域应用的循环效率与传统的蒸汽工质进行比较.在火电领域应用效率提高较少,约2％～4％,但是建造成本也高出5％～8％;核电领域效率提升最明显,可以达到12％左右,应用前景最好;在太阳能发电领域中,虽然循环效率可以...     

超临界二氧化碳布雷顿/有机朗肯循环联合系统的热力学特性

针对再压缩式超临界二氧化碳布雷顿发电循环(S-CO_2),将有机朗肯循环(ORC)作为底循环用于回收系统余热,建立了S-CO_2/ORC联合循环。采用Aspen Plus建立分析模型,根据顶循环余热温度范围和安全环保要求,选取R245fa作为ORC系统工质,分析透平进口温度、透平进口压力及分流比对循环效率的影响,并通过分析耗能设备的功率变化找到影响系统效率变化的因素。结果表明:通过顶循环低温余热的回收利用,系统热效率提高4%以上;增大透平进口温度可提高顶循环的热效率,但对底循环热效率的影响较小;随着顶循环透平进口压力的增大,顶循环热效率增加而底循环热效率下降;在透平入口温度680℃、入口压力280 MPa的条件下,存在最优的再压缩循环分流比0.66使得联合循环热效率最高;使用ORC底循环回收顶循环余热,最高可以将系统热效率从50.3%提高到53.7%,联合系统可以获得6.7%的效率提升。     

回热型S-CO2循环基本性能分析与优化

考虑有限温差传热、不可逆压缩过程和不可逆膨胀过程等不可逆因素,应用有限时间热力学理论建立了变温热源条件下的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型。首先,分析了工质质量流率、压比、透平效率和压缩机效率对循环净输出功率、热效率和循环最高温度的影响;然后,在总热导率一定的条件下分别以输出功率最大和热效率最大为目标,对加热器、冷却器和回热器热导率分配比进行优化。结果表明：回热型S-CO₂布雷顿循环功率-效率特性曲线呈过原点的扭叶型,存在相应的压比使得输出净功率与热效率分别达到最大;相比于初始设计参数计算的循环性能,优化后循环净输出功率可提高27.3%,最大比功可提高46.9%,最大热效率可提高17.78%。     

不同热源下布雷顿循环系统分析

与传统能源发电相比,超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环发电系统具有系统结构紧凑、循环效率高、安全性能较好等特点。采用Aspen Plus构建了不同热源下超临界二氧化碳布雷顿循环动力系统及热力学模型,重点分析了分流比、透平进口温度及压力、主压缩机入口温度对循环效率的影响。根据参数工况设计三种不同热源布雷顿系统：以煤基为热源的系统采用分流再压缩再热布雷顿循环,主气温度640℃以下再热的设置会比无再热效率高,循环效率可达46.02%。发电效率和再压缩功率随分流比的增加而增加,而主压缩机的则下降。燃气系统采用再压缩循环,透平入口温度与压力的增加可使循环效率增加,循环效率最高可达43.01%。以压水堆为热源的船舰动力系统设计为分流再压缩再热循环。存在最佳分流比,循环效率为37.41%;透平入口压力的增加使循环效率的变化先增加后变缓。主压缩机入口温度的增加使循环效率逐渐下降。     

超临界CO2布雷顿循环中冷却器的夹点分析

针对超临界CO_2布雷顿循环中冷却器的夹点问题,采用传热单元模型,对夹点产生条件和影响因素进行了理论研究和计算分析。结果表明:冷却器内超临界CO_2的参数接近临界参数,产生夹点的可能性大;夹点的主要影响因素是超临界CO_2与水的流量比,随着流量比的增大,夹点温差逐渐减小;夹点温差对冷却器的换热面积和压降具有直接影响,随着夹点温差的增大,换热面积逐渐减小、压降逐渐增大;当夹点温差由2.9℃增大至4.4℃时,冷却器的换热面积减小了50%,但压降增大了约150%。     

布雷顿与斯特林联合循环性能分析

本文构建了一个由布雷顿循环与斯特林循环组成的新型联合循环,用有限时间热力学的方法分析具有热阻、热漏的布雷顿与斯特林联合循环性能。导出了在牛顿传热律下联合循环无因次功率、效率的解析式,并通过数值算例得到它们之间的关系。分析并研究了各种参数对联合循环的性能影响。     

超临界CO2布雷顿循环中换热器夹点判断方法

为了分析超临界CO2布雷顿循环中换热器的夹点情况,建立了换热器传热单元模型,提出了一套系统性的夹点判断方法:夹点的简化判据和分段计算分析方法.结果 表明:夹点简化判据简单易行,但是实用性较为局限;分段计算是一套准确有效的夹点分析方法,能用于换热器夹点存在性、夹点位置和夹点温差的判断分析;高温回热器内一般不存在夹点,最小...     

超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统动态特性研究

超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环因其环保性与高热电转换效率而被视为核能发电未来发展的重要方向。借助Simulink软件平台,建立了S-CO₂再压缩布雷顿循环闭环动态仿真系统,通过模拟结果与Sandia实验数据的比较,验证了系统模型的有效性。研究搭建的超临界CO₂再压缩布雷顿循环系统在稳态设计点条件下的预测热效率为31.85%,此外,还获得了热源功率和流量扰动条件下系统热力学参数的响应特征,发现热源功率的变化促使系统效率单调提升或降低,而改变系统流量未呈现类似变化趋势;扰动施加过程中,循环系统的参数对热源功率的变化非常敏感,热源功率减小15.00%,循环效率从31.85%降低到22.00%。最终基于仿真结果,获得多参量耦合关联下的变化规律与调控策略,可为S-CO₂再压缩布雷顿工程应用奠定基础。     

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术进展

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术具有高效、清洁、结构紧凑等优点,是一种极具发展前景的新型发电循环。介绍了超临界二氧化碳布雷顿循环的特点、发展历史和国内外实验及示范项目,并探讨了5个核心研究方向的进展。     

回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环第一定律分析与优化

提出了回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环模型。对该模型进行了第一定律性能分析与优化,得出了该循环最优效率和最优比功的表达式,分析了回热度及其他参数对联合循环最优热效率和最优比功的影响。分析表明,增加回热器后能提高联合循环的热效率,但此时联合循环的输出比功较小。