基于海底黑烟囱的海洋温差发电热力循环系统研究

与传统的海洋温差发电系统不同,海底黑烟囱海洋温差发电系统是以海洋地热为热源,以深海冷水为冷源的发电系统。文章分别分析和计算了以水蒸气为工质的开式系统和以纯氨为工质的闭式系统的循环热效率、换热器负荷、泵耗以及循环净功等相关参数。结果表明,与以纯氨为工质的闭式系统相比,开式系统的热水泵功耗过大,降低高温海水的温度和提高闪蒸压力对开式系统是不利的;以水蒸气为动力循环工质有利于降低换热器的负荷,这对换热器的设计是十分有利的。     

一种新型高效海洋温差能热力循环性能研究

为提高海洋温差能发电循环效率,提出一种带有2条回热支路的新型高效海洋温差能热力循环系统,基于热力学第一定律建立新循环系统数值计算模型对其进行理论数值研究.研究分析工质浓度、透平进口压力和海水温度对循环性能的影响.研究结果表明:随工质浓度的增加,循环系统热效率和系统净输出功均先增大后减小;随透平进口压力的增加,循环热效率...     

海洋温差发电系统热力学及热经济性分析

以热力学基本原理为基础,建立了海洋温差发电系统仿真模型,对比分析了亚临界状态下R717、R134a和R600三种工质系统在约束蒸发器窄点温差条件下优化目标函数随蒸发温度的变化规律。结果表明:蒸发温度越高,不同系统换热器的热负荷以及冷、热海水泵功率越小,最佳蒸发压力和工质泵功率越大;不同系统的热效率和单位换热面积输出电量与蒸发温度的相关性较大,随蒸发温度的增加近似线性递增。蒸发器的换热面积与循环工质种类的相关性较小,但冷凝器的换热面积与循环工质种类的相关性较大。R717循环更接近于卡诺循环,R717的系统热效率最大,热负荷及泵功率最小,且其热经济性目标函数值在合适的范围内,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。研究结果可为海洋温差发电系统的设计、试验及设备选型提供理论参考。     

亚临界有机朗肯循环系统的热经济分析与优化

以系统发电成本(electricity production cost,EPC)为评价指标,对用于回收工业锅炉烟气余热的有机朗肯循环(ORC)系统进行了热经济分析与优化。结果表明,随着蒸发器和冷凝器节点温差的增大,系统发电成本先减小、再增大,即存在一组最优的蒸发器和冷凝器节点温差使发电成本最小。分别以纯工质R245fa和R236ea、非共沸混合工质R141b/RC318和乙烷/丁烷为循环工质,得到了最小发电成本时有机朗肯循环系统的最优工作参数,以及对应的系统净输出功、热效率和火用效率。     

海洋温差能朗肯循环非公沸混合工质理论研究

在海洋温差能发电系统中,氨工质的做功能力较强,缺点是湿工质,且有毒、易燃,安全性较差。文章根据热力学性质互补原则,以R227ea/ammonia混合物作为研究对象,对其应用于海洋温差能朗肯循环的性能进行理论研究。研究结果表明:非公沸混合工质在相变时存在温度滑移,这有利于减少换热不可逆损失;随着混合工质中R227ea质量分数的增加,混合工质的毒性和可燃性降低;当R227ea的质量分数为0.15时,混合工质的热效率达到最大值,为3.1%。     

以水为工质的面板式PV/T系统性能研究

研究一种以水为冷却工质的面板式PV/T系统的性能。搭建实验系统,在户外条件下测量系统的夏季运行参数。对实验数据进行处理和分析,获得PV/T系统的太阳电池发电效率和热效率。实验结果表明:面板式PV/T系统中电池板的温度平均比普通太阳电池板的温度降低10℃以上,可获得较高的光电转换效率;太阳电池板与工质间的温差仅1.2℃。面板式的布置方式有利于在不影响发电效率的条件下提高工质的出口温度,从而达到更高的热效率以及系统综合利用效率。     

盐梯度太阳池Kalina循环发电系统性能研究

Kalina循环发电系统是一种典型的低温热源发电系统,具有广阔的应用前景。盐梯度太阳池能够实现连续聚热和跨季节蓄热,可广泛应用于光热发电系统和光热供热系统。文章提出了一种以太阳池储热量为热源的盐梯度太阳池Kalina循环发电系统,并利用Aspen Hysys软件对该系统进行建模。而后根据模拟结果,研究了提热温度、运行压力和氨水浓度对该系统各项性能的影响。此外,还分析了典型工况下,该系统的热力性能。分析结果表明:随着提热温度逐渐升高,盐梯度太阳池Kalina循环发电系统的发电功率、热效率和效率均逐渐增加;随着运行压力逐渐升高,该系统的热效率和效率逐渐升高,并且存在最佳的运行压力1.75 MPa,使得该系统获得最大发电功率;随着氨水浓度逐渐增大,该系统的发电功率也会逐渐增大,但热效率和效率却逐渐降低;当氨水浓度为85%、运行压力为1.75 MPa、提热温度为90℃时,该系统的热效率和效率分别为7.93%,57.59%。     

海洋温差发电技术

在赤道地区，海洋表层海水在太阳强烈地照射下温度高达30℃，而水深数百米的深层海水温度只有5．10℃。法国科学家最早提出了利用海洋的温差发电的设想。海洋温差发电是利用氨和水的混合液为工作介质。氨水的沸点为33℃，氨水借助海洋表层的热量在蒸发器里沸腾，用氨蒸汽带动涡轮机发电。作功后的氨蒸汽被深层海水冷却重新变成液体。     

低温热能发电的研究现状和发展趋势

低温热能种类繁多,数量巨大,利用这部分能源意义重大。介绍了低温热能发电技术的研究现状和发展趋势。低温热能发电技术主要应用于太阳能热电、工业余热发电、地热发电、生物质能发电、海洋温差发电等方面。现阶段低温热能发电的研究重点有:工质的热物性和环保性能、循环优化研究;提高低温热能发电效率的研究,包括混合工质循环、Kalina循环、回热、氨吸收式动力制冷循环等;基于有限时间热力学的系统最优控制等方面的研究。     

海洋温差能发电热力循环技术进展

受传统化石能源日趋枯竭和环境污染的影响,海洋能作为一种清洁可再生能源得到了广泛关注。海洋温差能作为海洋能的重要组成部分,其储量和可转化电能巨大,且发电波动小、能量密度高,积极开发海洋温差能资源对实现科技兴海战略具有重要意义。海洋温差热力循环是海洋温差能开发利用的关键技术,其循环效率的高低直接决定了海洋温差发电系统的技术和经济性。本文综述了海洋温差能发电热力循环技术研究现状,对其基本原理及形式、热力循环构架、循环工质和热力学分析方法进行了详细阐述,并对海洋温差能发电热力循环技术进行了深入分析和展望。     

华东沿海海洋温差发电系统的优化设计

海洋温差能是一种可再生的绿色能源,储藏量大,资源稳定。海洋温差发电是利用深层、表层海水的温度差,以高温海水为热源,使液态工质气化推动发电机发电,以低温海水为冷源,使气态工质液化的不断循环的过程。基于能源的可持续发展考虑,可以利用风能、太阳能等可再生能源来优化设计海洋温差发电系统。华东沿海海域有着丰富的太阳能和风能资源,利用太阳能可以提高表层海水与深层海水的温差,利用风力转化装置可以提高和调整汽轮机的转速,保证发电系统持续稳定的发电。利用太阳能、风能对海洋温差发电系统进行优化设计,不仅避免和解决了当前海洋温差发电技术上的一些难点,还扩大了应用温差能资源的海域范围。     

海洋温差发电系统蒸发压力及工质优选分析

文章基于热力学原理,建立了海洋温差发电系统仿真模型,分析了R717,R134a和R600这3种工质系统的性能参数随蒸发压力的变化。研究结果表明:随蒸发压力的增大,不同工质系统的蒸发器和冷凝器的热负荷和海水泵功率均近似呈幂递减的变化趋势,不同工质系统的泵功率均近似呈指数递增的变化趋势,不同工质系统的质量流量均近似呈幂递减的变化趋势,不同工质系统的热效率均近似呈对数递增的变化趋势;蒸发压力越大,R717和R600工质系统的单位换热面积发电量越大,但R134a工质系统的单位换热面积发电量随蒸发压力的增加存在峰值;在不同工质的饱和蒸汽压力下,R600工质系统的单位换热面积发电量最大,但其透平进出口压降较小,乏汽温度高,工质流量大,导致透平尺寸较大;R717工质系统具有较大的蒸发压力操作范围,且其热效率较大,单位换热面积发电量在合适的范围内,适用于海洋温差能发电系统。     

低焓能源发电技术研究

为充分利用低焓能源,利用低沸点工质、采用双循环发电技术探讨了10～50 ℃的水发电的可行性,并对冷凝系统采用0 ℃的冰或冰水混合物的发电效率及每吨冰的发电量和跨季节蓄冰的可行性进行了分析计算.结果表明,低温发电技术在理论上可行,以氨为工质时采用朗肯循环的低温差发电系统得到净输出功的最低极限温差接近12 ℃;利用冰蓄冷发电时可提高系统的净发电效率.     

非共沸工质与纯工质在ORC系统中的特性比较研究

工质的特性是影响ORC(有机朗肯循环)系统性能的重要因素之一。建立了65~100℃低温地热水有机朗肯循环发电系统数学模型,将R245fa分别与R601a和R227ea以不同比例混合作为ORC系统的工质,比较了非共沸混合物和纯物质两类工质对ORC系统循环净功、热效率和火用效率的影响。研究结果表明:无论是纯工质还是非共沸工质,系统的循环净功、热效率和火用效率都随着热源温度的升高而增大。工质在相变过程中是否存在温度滑移,是影响ORC系统性能的重要因素之一。在65~100℃的热源条件下,综合考虑3个评价指标,当R245fa配比为0.1~0.7时,R245fa/R601a混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.012~2.48 k W、0.005%~1.15%和0.08%~10.7%;当R245fa配比为0.5~0.9时,R245fa/R227ea混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.049~4.25 k W、0.057%~1.75%和0.21%~16.1%。     

全天候工作海洋温差能-太阳能联合热发电系统

提出一套全天候工作海洋温差能-太阳能联合热发电系统,该系统由有光照工作子系统和无光照工作子系统组成。系统以氨-水非共沸混合工质为循环工质;利用太阳能进行再热;同时加装回热器,以此达到提高循环系统热效率的目的。同时该系统设置了2个工作压力,高压泵驱动的高压循环子系统,低压泵驱动的低压循环子系统。高压泵的作用是给气液分离器分离出的液态工质进一步加压,提升透平入口压力。实现在有光照条件下通过太阳能的进一步加热,提高汽轮机入口的温度和压力,从而提升系统热效率的目的。低压泵保证了在无光照条件下,系统运行的稳定性。同时高、低压泵的联合使用,有效地避免了联合热发电系统中单一的高压泵循环导致的单一高温相变所带来的系统吸热量主要依靠太阳能集热器,所造成的高成本投入以及系统的不稳定性。     

一级高温回热式氨水循环发电系统性能研究

利用一级高温回热式氨水循环发电系统回收柴油机排气余热,以系统热效率作为优化目标,分析蒸发温度、蒸发压力及氨水基液浓度等对氨水循环系统性能的影响.结果表明:保持基液浓度不变,在各蒸发压力下,随着蒸发温度的逐渐升高,透平输出功率先升高,后降低,系统热效率基本呈现先上升后降低的趋势;相同氨水基液浓度下,各蒸发温度下,随着蒸发...     

一种新型水泥工业余热与生物质能互补发电系统

本文提出一种新型水泥工业余热与生物质能互补发电系统,该系统采用水泥窑低温余热和生物质补燃有机结合的方式大幅提高水泥窑余热发电蒸汽参数与系统效率。来自水泥生产线窑头和窑尾的低温余热烟气全部用来加热工质水产生饱和蒸汽,饱和蒸汽进入生物质补燃系统中进行过热后送入汽轮发电机组中做功发电,补燃燃料为生物质气化燃气。本研究建立了单压和双压2种互补发电系统,分析了其热力学性能,结果表明:单压互补发电系统与传统单压纯低温发电系统相比,系统循环热效率和系统发电效率分别提高了1.63和1.92个百分点。双压互补发电系统与传统双压纯低温发电系统相比,系统循环热效率和系统发电效率分别提高了1.05和1.53个百分点。     

低品位热能超临界有机朗肯循环发电特性分析

利用超临界有机朗肯循环(ORC)发电系统回收温度低于150℃的低品位热能,对超临界工况的3个关键问题:工质选择、加热过程和系统性能进行了分析.结果表明:对于适合超临界ORC发电系统的工质,临界温度相对较高的工质的系统循环热效率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较低,临界温度相对较低的工质的循环热效率较低,但能量利用率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较高;超临界加热器中较高的换热压力和较低的膨胀机入口温度能使热源与工质有更好的热匹配;在热源进口温度和最小换热温差的限制下,存在最佳膨胀机入口温度和膨胀机入口压力,使得系统循环热效率最高.     

海上油气平台余热朗肯循环发电系统热力学分析

海上油气平台存在大量的燃气轮机余热。通过建立海上平台余热朗肯循环发电系统仿真模型,开展平台余热发电热力学及热经济性分析。选取工质泵功率、发电机输出功率、系统热效率、换热面积和单位面积发电量等参数作为优化目标,研究不同冷凝温度下优化目标函数随蒸发器烟气进出口温差的变化规律。结果表明:随着蒸发器烟气进出口温差的增加,工质泵功率、发电机输出功率和系统APR先增大后减小。冷凝温度越高,工质泵功率越大,发电机输出功率和系统热效率越小。当冷凝温度为65℃时,系统APR最大。受透平出口蒸汽干度的限制,所研究工况下,系统发电机最大输出功率为7 496 kW,系统最大热效率和APR分别为14.16%和5 kW·m~(-2)。研究结果可为撬装化、集成化海上油气平台余热发电系统研制提供理论参考。     

海洋温差能开发利用高效热交换技术

海洋温差能储量巨大,全球总量约400亿kW,我国温差能资源十分丰富,达3.67亿kW。海洋温差能清洁可再生、发电波动小、能量密度高,积极开发海洋温差能资源对实现科技兴海战略具有重要意义。高效热交换技术是海洋温差发电的核心技术。由于海洋温差发电过程中海水和工质流量大、换热器介质进出口温差小,开展高效热交换技术适应性分析十分必要。从高效热交换技术出发,对其换热形式进行综述,阐述并分析其在海洋温差能开发利用中的适应性,并对其发展方向进行展望,为海洋温差能发电工程示范和应用提出指导性建议。