高炉余能余热驱动的内可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用经济性能分析

用有限时间热力学理论研究恒温热源条件下由一个内可逆闭式布雷顿热机循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的高炉余能余热驱动的热电冷联产装置的火用经济性能,导出热电冷联产装置的利润率和火用效率与压气机压比的关系。利用数值计算,分析热电比和吸收式制冷循环总放热量在吸收器和冷凝器之间的分配率对利润率与火用效率关系的影响,并研究联产装置各种参数对最大利润率及相应火用效率特性的影响。     

闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置(火用)分析

应用有限时间热力学理论和方法建立了闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置模型,导出了装置无量纲(火用)输出率和效率的解析式。通过数值计算分析了回热器热导率对(火用)输出率和(火用)效率的影响,发现存在临界压比,同时优化了压比,研究了热电比、制冷和供热温度等设计参数对最优(火用)输出率和(火用)效率以及相应最佳压比的影响,发现最优(火用)输出率时的设计压比要大于最优(火用)效率时的设计压比,最优(火用)输出率和(火用)效率均随冷用户温度的升高而减小,分别存在最佳的热用户温度使(火用)输出率和(火用)效率取得最大值,热用户温度对装置最优(火用)性能的影响比冷用户温度更为明显。     

热电(冷)联产系统的优化性能

依据有限时间热力学原理导出了不可逆热电联产和热电(冷)联产系统在系统最大火用输出时的基本优化关系,确定了热电(冷)联产系统优化参数和优化构形选取范围,得到了供热(制冷)和发电间的匹配优化特性,通过数值算例得出不同参数对系统性能影响的规律。所得结论可为热电(冷)联产系统的优化设计和最佳工况选择等提供理论依据。     

不可逆回热布雷顿CCHP装置FTT建模

应用有限时间热力学理论和方法(FTT)建立了闭式不可逆回热布雷顿热电冷联产(CCHP)装置模型,导出了装置无量纲可用能率、火用输出率、利润率、第一定律效率和火用效率的解析式。通过数值计算得到了各个性能指标与压比的关系,优化了压比。分析了设计参数对最优性能的影响,发现回热能够显著增大第一定律效率和火用效率;增大压气机和透平效率、压力恢复系数能够增大5个性能指标,但前者使相应压比增大,后者使相应压比减小;增大热电比能够显著增大可用能率和第一定律效率;分别存在最佳的供热温度使5个最优性能指标取得最大值;提高冷库温度能增大可用能率和第一定律效率,但会降低火用输出率、火用效率和利润率。     

热电冷联产的节能分析

随着节能的不断深入发展 ,在热电联产的基础上发展了一种新的形式———热电冷联产联供。本文从火用的角度出发 ,比较了热电冷联产和热电联产电动制冷两种方式的能源利用率 ,指出热电冷联产节能的条件。     

开式回热燃气轮机热电冷联产装置性能优化

建立了考虑压降的开式回热燃气轮机热电冷联产装置的有限时间热力学模型,导出了各个部件的相对压降和各个热流率与压气机进口相对压降的关系式,以第一定律效率、[火用]输出率、[火用]效率和利润率为目标,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,通过数值计算发现分别存在最佳的压气机进口相对压降使[火用]输出率和利润率取得最优值,进一步优化压比,得到了最大[火用]输出率和利润率,分别存在最佳的供热温度使最大[火用]输出率和利润率取得双重最大值,以利润率为设计目标能够减小装置的尺寸.在燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优效率,同时各部件流通面积分配也得到了优化.回热能够增大装置的利润率和效率.     

中冷回热布雷顿热电联产装置的火用性能分析

建立了恒温热源内可逆中冷回热布雷顿热电联产装置模型,基于火用分析的观点,用有限时间热力学理论和方法研究了装置的性能,导出了无量纲火用输出率和火用效率的解析式。讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比和总压比,通过数值计算分析了回热度、中冷度和高温侧热源温度与环境温度之比等参数对装置一般性能和最优性能的影响,研究了火用输出率和火用效率之间的关系,其特性关系为扭叶型。最后发现分别存在最佳的用户侧温度使火用输出率和火用效率取得双重最大值。     

我国热电联产的发展趋势

本文论述了我国热电联产的发展过程及其现状,我国热电联产已经从以燃煤为主向循环流化床锅炉电站,燃气蒸气联合循环热电厂,分布式热电冷联产等综合发展;指出热电联产的特点及其优越性,是城市治理大气污染和提高能源综合利用率的重要措施,针对我国目前热电联产还存在的资金来源、行业管理、供热成本及热价等问题,提出了发展我国热电联产的建议,进而论述了我国热电联产的前景和发展趋势。     

热电冷联产系统的热经济性分析

从能分析和火用分析两方面对热电冷联产系统的热经济性进行计算和分析,采用等效发电效率、等效发电火用效率与发电煤耗三种评价方法,以找出能量利用的薄弱环节,提高能源利用效率。     

生物质气化热电联产系统的热力学仿真与分析

为了提高生物质气化热电联产系统(BGCS)的发电效率和热能利用效率,采用两种发电设备串联构建一种梯级能量利用的BGCS系统,设计了燃气轮机(GT)-蒸汽螺杆膨胀机(SSE)组成的BGCS系统和蒸汽轮机(ST)-有机朗肯循环(ORC)螺杆膨胀机组成的BGCS系统等两个系统方案。以生物质固定床气化炉为例及1 MW发电量为目标,应用Cycle-Tempo热力学仿真软件建立两个系统方案的热力学仿真模型,比较两个方案的综合效率、发电效率、火用效率、相对一次能耗节约率和CO_2减排量。仿真计算和热力学性能分析的结果表明:两个方案均具有很好的相对一次能耗节约率和环境友好性,但GT-SSE热电联产系统在综合效率、发电效率、火用效率等方面比ST-ORC热电联产系统好。     

高炉余能余热驱动ICR Brayton CHP装置的(火用)性能优化

采用有限时间热力学的思想,建立了高炉余能余热驱动的变温热源不可逆中冷回热(ICR)布雷顿热电联产(CHP)装置模型.以(火用)输出率和炯效率为目标优化了装置的性能,发现回热器对炯性能的影响在所有换热器中是最小的,当给定回热器热导率分配时,分别存在两个最佳的中间压比和两组最佳的高、低温侧和热用户侧换热器以及中冷器的热导率分配使炯输出率和炯效率取得最大值.进一步优化总压比,得到了双重最大(火用)输出率和炯效率.增大高炉余热源入口温度、压力恢复系数、压气机和涡轮机效率有利于提高装置的炯性能,在一定范围内,热用户温度越高越好.最后发现分别存在最佳的工质与热源间的热容率匹配使(火用)输出率和(火用)效率取得三重最大值.     

基于TRNSYS的太阳能耦合燃料电池热电联产系统的模拟研究

文章建立了太阳能耦合燃料电池热电联产系统的TRNSYS模型。采用镇江地区的天气数据(太阳直射辐射强度和环境温度),模拟了该系统在各典型日的火用效率。得出热电联产系统的集热量、发电量及火用效率均随着太阳辐射强度的增强而提高的结论。基于此,将热电联产系统的生命周期成本设为优化目标,采用Hooke-Jeeves算法对关键运行参数进行优化。结果表明:当集热器面积为15 m²,单电池片数为60个,蓄热水箱容积为5 m²,太阳能电池板面积为5 m²时,可以获得最小的生命周期成本49.1万元,比常规模型降低11.7%;优化后的热电联产系统在典型日的火用效率为50%~57%,较常规热电联产系统提升50.0%~85.7%。     

基于EBSILON的热电厂热电负荷分配优化研究

为优化热电厂热电负荷分配,提高热电厂运行热经济性,利用EBSILON软件建立某热电厂350和330 MW热电联产机组热力系统仿真模型和热经济性模型,根据抽汽点的蒸汽焓值进行热负荷计算,采用(火用)分析方法对热电联产机组进行能耗特性分析,得到两台机组在安全运行区间内的(火用)效率分布规律。通过遗传算法,研究不同热电负荷分配方式对热电厂热经济性的影响,进一步对热电厂典型日的热电负荷进行分配优化。结果表明：当机组供热流量达到最大值且电负荷为该供热流量下的最大值时,机组的(火用)效率达到最大值,对电负荷和热负荷进行分配优化的节能收益大于对单一因素优化;采用遗传算法优化热电负荷后,典型工况下全厂标准煤耗量降低1.75 t/h、发电标准煤耗率降低3.65 g/(kW·h)、(火用)效率提高0.49%;典型日全厂标准煤耗量降低35 t/d、发电标准煤耗率降低3.16 g/(kW·h)、(火用)效率提高0.41%。     

实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能——I.循环模型与参数分析

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了利润率及火用效率解析式.利用数值计算方法,分析了各种设计参数对联产装置性能的影响.     

实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能-Ⅱ．热导率分配与压比优化

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下实际回热式布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了利润率及烟效率解析式。利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率的分配和压比的选取进行了优化,研究了最优利润率及相应火用效率特性,并分析了各种联产设计参数对联产优化性能的影响。     

恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度分析

根据能量系统有限时间综合经济分析的思路,引入新的循环性能指标:利润率密度(定义为利润率与循环最大比容之比),对恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度特性进行了分析,并将最大利润率密度及最大利润率时的循环参数进行了对比.研究表明,与最大利润率工况相比,尽管最大利润率密度工况下循环的利润率有所减小,但循环的火用效率有较大幅度的提高,设备体积也大为减小,实现了循环利润率与设备体积的最佳折衷.本文的研究表明,利润率密度可以作为热电联产系统设计的一种备选方案.     

实际回热式布雷顿热电联产装置的[火用]经济性能——Ⅰ．循环模型与参数分析

应用有限时间热力学方法，研究了恒温热源条件下实际回热式布雷顿热电联产装置的[火用]经济性能，导出了利润率及[火用]效率解析式。利用数值计算方法，分析了各种设计参数对联产装置性能的影响。     

高炉余能余热驱动Brayton热电联产循环的密度性能

根据有限时间热力学理论,研究了具有热阻、热漏和非等熵压缩与膨胀等的内、外部不可逆性的高炉余能余热驱动恒温热源不可逆Brayton热电联产循环密度特性,并与输出率特性进行了比较。研究表明,分别存在最佳循环压比使得密度和效率取得最大值;以密度为目标,可以使循环的效率提高,设备体积缩小,相应地,循环压比增大,总输出率减小。还分析了各循环参数对密度和效率的影响,发现存在最佳用户侧温度且热漏不影响循环的密度。     

武汉石油化工厂热电联产及其(火用)分析评价

引入热电联产及[火用]的概念,应用[火用]分析法对热力系统进行评价,客观真实地反映出系统及热力设备的热能利用水平,并指出热能利用和热电联产的原则和系统经济运行方式,真正实现热电经济运行。     

恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的火用经济性能优化

用有限时间热力学理论和方法研究了恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的火用经济性能,导出了无量纲利润率和火用效率的解析式.以利润率和火用效率为目标,通过数值计算对热导率的分配、中间压比的选取进行了优化.得到了最大利润率和火用效率.进一步对总压比进行优化,得到了双重最大利润率,但火用效率不存在双重最大值.详细分析了设...