集成ORC与太阳能的燃煤机组碳捕集热力系统性能分析

为降低CO₂排放,提高能源利用效率,该文建立超超临界二次再热-碳捕集集成系统。利用碳捕集汽轮机排汽为再沸器提供能量,并在集成系统基础上提出3种优化方法。结果表明,3种优化方案都提高了机组效率和热力性能,热效率分别提高0.508%、1.314%和4.817%,对应煤耗分别降低4.514g/(k W.h)、11.428g/(k W.h)、39.440g/(k W.h)。当设定碳捕集率为96%、CO₂再生能耗为3.8GJ/t时,对集成系统及3种优化系统进行技术经济性分析与(火用)分析。通过分析可知,方案Ⅲ的平均发电成本(the levelized cost of energy,LCOE)和CO₂减排成本最低;(火用)分析表明高压加热器的(火用)效率、(火用)损普遍高于低压加热器。3种方案中,方案Ⅲ的高压加热器(火用)效率明显高于方案Ⅰ与方案Ⅱ,从系统各设备(火用)分析对比来看锅炉(火用)效率最低。与锅炉相比较汽轮机的(火用)损失相对较小,其中超高压缸和低压缸(火用)损失所占比例相对较大。     

槽式太阳能有机朗肯循环发电系统的模拟研究

把槽式太阳能集热器与有机朗肯循环系统相结合,模拟槽式太阳能集热器的相关参数对发电系统的影响。建立了槽式太阳能有机朗肯循环系统的数学模型和系统各部件的计算模型,采用VB软件对循环系统整体进行模拟。分析了系统整体效率和膨胀机输出功受太阳直射辐射强度、导热流体入口流体温升和入口速度的影响。模拟发现,当集热器入口和出口温度固定时,系统存在最佳流速,最佳流速与太阳直射辐射强度和入口温度都有关。     

有机朗肯循环低品位热能发电系统向心透平的设计与性能研究

自行研发了用于有机朗肯循环低品位热能发电系统的向心透平,并以压缩空气为工质,在透平性能实验台上对向心透平的性能进行了测试研究。实验结果表明:透平的最高转速为63 945r/min时,透平进出口温降最高为51.7℃,透平的膨胀功率为4.369kW,发电机的电功率为2.567kW;在不同流量、不同入口温度条件下,使透平在额定转速附近运行,转速为59 553 r/min时透平效率和机电效率同时达到了最大值:65.3%和79.1%,而透平膨胀功率为2.809kW,稍大于设计功率;在不同条件下,得到透平的最大效率为65.7%,发电机的最大机电效率为79.5%。因此,研发的向心透平具有较好的性能。     

生物质直燃有机朗肯循环热电联产系统的热力性能分析

有机朗肯循环可有效利用生物质能并实现热电联产。文中建立了抽气回热式有机朗肯循环的热力性能分析模型。针对锅炉负荷为7.9 MW,麦秆为燃料,导热油为中间传热介质的生物质直燃系统,分别优化了正葵烷、甲苯、环己烷、八甲基三硅氧烷(MDM)、八甲基环四硅氧烷(D4)和六甲基二硅氧烷(MM)的热力参数。通过夹点分析,临界温度高的工质其主气温度反而低。正葵烷、MDM和D4的主气压力和排气压力较低,气轮机尺寸较大。MDM、D4和MM的排气温度高于200℃,最佳抽气系数较高。当冷凝温度为70℃时,ORC的热效率达25%以上,系统发电功率高于1 600 kW,而供热负荷在4 800 kW以上;当冷凝温度为100℃时,ORC的热效率高于20.7%,系统发电功率不低于1 300 kW,而供热负荷高于5100 kW。两种工况系统的燃料利用系数均高于82%,火用效率高于23%,其中锅炉的火用损系数最大,冷凝温度的降低会导致系统火用效率略微下降。正葵烷、甲苯、环己烷的热力性能略优于硅氧烷。     

大容量地热有机朗肯循环发电机组配置研究

地热发电是地热能利用的最重要方式之一,目前我国地热发电装机容量较小,技术发展缓慢,未能满足可再生能源多样化、平衡发展的要求。以某地热电站二期项目为例,通过对地热资源品质分析,建立大容量有机工质朗肯循环发电系统模型,对发电机组配置进行研究,并对系统性能进行预测分析。当室外温度为0℃时,机组可满负荷17.6 MW运行,室外温度小于0℃时,最高发电功率可达19 MW以上。     

地热能有机朗肯循环发电系统性能分析

针对中低温地热能发电,建立基于蒸发器夹点温差位置的有机朗肯循环(ORC)系统性能分析模型。以R245fa、R290和R600a工质为例,计算并分析了在不同蒸发器热源侧出口温度下,系统输出功率、单位面积的输出功率、蒸发压力、热效率和火用效率随蒸发器热源侧出口温度的变化规律,以及不同工质的最佳运行工况。研究结果表明:随着热源出口水温的升高,存在一个最佳蒸发器热源侧出口温度,使得循环的输出功率和有回热装置时的单位面积输出功率最大;对于≤135℃的地热能,更适用于亚临界ORC;回热器的加入可增加系统循环效率,但其对循环最优蒸发压力几乎无影响。     

不同工质对有机朗肯循环低温余热发电系统性能的影响研究

目前有机朗肯循环低温余热发电系统的研究主要存在系统的评价指标不一、工质的可比性比较弱、不能全面地反映系统的综合性能等问题.针对90～240℃低温余热资源,从安全性、环保性、经济性和工质物性角度出发初选工质,得到R11、R123、R245fa和R365mfc等有机工质,通过MATLAB和REFPROP软件建立了该系统的数...     

基于SOFC-GT-ST联合循环动力系统下钙循环碳捕集工艺热力性能分析

从压缩机压比、燃料利用率以及运行温度对系统工作性能影响的角度,对一种SOFC-GT-ST联合循环动力系统进行了热力系统性能的模拟分析.结果发现.压比为14、汽碳比为2.1、燃料利用率为0.85、SOFC运行温度不高于950℃的工况下,系统性能最优.将钙循环碳捕集工艺耦合入联合循环系统.在输入钙循环碳捕集系统中天然气设为定值的基础上,对影响系统碳捕集率以及发电率的各因素进行模拟分析.模拟了在不同碳化炉温度、煅烧炉温度、气固分离率、钙酸比以及驰放率诸因素的影响下,系统的碳捕集率和汽轮机组发电功率的变化,同时发现将一部分排气进行回流对冷流传热的做法可以提高循环效率.模拟确定了各因素最优解,即碳化炉温度为630℃、煅烧炉温度为950℃、气固分离率为98％、钙酸比设为1.1、驰放率设为0.02时,系统热力学性能以及碳捕集率最优,系统发电效率为60.32％,相比原始系统下降12.76％,系统碳捕集率达到90.36％.     

基于SOFC-GT-ST联合循环动力系统下钙循环碳捕集工艺热力性能分析

从压缩机压比、燃料利用率以及运行温度对系统工作性能影响的角度,对一种SOFC-GT-ST联合循环动力系统进行了热力系统性能的模拟分析.结果发现.压比为14、汽碳比为2.1、燃料利用率为0.85、SOFC运行温度不高于950℃的工况下,系统性能最优.将钙循环碳捕集工艺耦合入联合循环系统.在输入钙循环碳捕集系统中天然气设为定值的基础上,对影响系统碳捕集率以及发电率的各因素进行模拟分析.模拟了在不同碳化炉温度、煅烧炉温度、气固分离率、钙酸比以及驰放率诸因素的影响下,系统的碳捕集率和汽轮机组发电功率的变化,同时发现将一部分排气进行回流对冷流传热的做法可以提高循环效率.模拟确定了各因素最优解,即碳化炉温度为630℃、煅烧炉温度为950℃、气固分离率为98％、钙酸比设为1.1、驰放率设为0.02时,系统热力学性能以及碳捕集率最优,系统发电效率为60.32％,相比原始系统下降12.76％,系统碳捕集率达到90.36％.     

基于有机朗肯循环及液化压缩空气储能的新型耦合发电系统研究

有机朗肯循环发电系统中较低的冷凝温度能够十分显著提高系统性能,通过综合考虑低冷凝温度的应用场景并结合当今能源利用情况,建立了有机朗肯循环发电、液化天然气汽化、液化压缩空气储能3个子系统的耦合发电系统,该耦合发电系统降低了传统有机朗肯循环系统中冷凝温度下限,提高了有机朗肯循环系统发电效率和压缩空气储能系统储能效率。通过对该耦合系统建立热力学模型,并对其进行热力学分析表明,在所设定参数下,该耦合系统综合电-电转化率高达81.8%,较传统压缩空气储能系统效率显著提升。     

一种乏气压缩再循环有机朗肯循环系统热力特性分析

为使蒸汽余热更高效转化为有用功,在简单有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)基础上,利用乏气增压装置,并对冷凝器内部空间重新布置,提出一种新型乏气压缩再循环ORC系统(compression recycling,CR-ORC)。以423.15K余热蒸汽为热源,选取5种低沸点有机工质,采用Aspen Plus软件对简单ORC系统和CR-ORC系统进行模拟,并对模拟结果进行对比分析。结果表明,提高蒸发压力p3可有效提高两系统的热力性能,且当p3=1.5MPa时,采用工质R600a的CR-ORC系统总输出功较简单ORC系统可高出7589kW;受不同工质临界温度影响,工质R123的最佳驱动压力p7为0.6MPa,而其他4种工质最佳驱动压力p7为0.7MPa,且在最佳p7下,采用工质R600a可获得最大总输出功22663kW,最大循环热效率和㶲效率分别为22.6%、77.2%;在CR-ORC系统中,随乏气分流系数a增加冷凝器㶲损失逐渐减少,当a大于0.3时,冷凝热完全被回收利用,若采用R123作为工质,系统较简单ORC系统最高可减少7786kW的冷凝器㶲损失。     

燃煤烟气CO_2捕集系统与电厂系统集成分析

应用于电厂的烟气二氧化碳捕集技术是能实现大规模降低二氧化碳排放的主要手段之一。文中从二氧化碳捕集系统与电厂系统集成角度出发,分别从烟气、汽水循环、冷却水等3个系统分析了捕集系统对电厂的影响及可以采取的集成及改造措施。结合660 MW超超临界机组进行二氧化碳捕集前后的模拟计算,考察二氧化碳捕集对电厂的影响,结果表明,全烟气中90%的二氧化碳捕集后电厂发电净效率降低约10个百分点。     

含碳捕集电厂的低碳电源规划模型

在发展低碳经济的时代背景下,各类低碳要素的引入将对传统电源规划的内涵与模式带来深刻的变化。与此同时,碳捕集电厂和碳捕集预留电厂将成为未来电源规划的重要选项。将低碳要素引入电源规划决策之中,在充分考虑传统电力系统安全、经济运行要求的前提下,建立了含碳捕集电厂的低碳电源规划模型,重点在规划层面考虑了碳捕集技术的不同配置选项和发展路线,实现对碳捕集和碳捕集预留技术的建模。所提出的低碳电源规划模型本质上是一个统一协调的规划模型,统一考虑了规划中的投资决策问题与运行模拟问题。最后,以我国某省的实际数据构造算例,验证了所提出的模型与方法的合理性与有效性。     

碳捕集电厂不同运行方式的电碳特性分析

碳捕集电厂具有成为未来重要电源建设选项的巨大可能性。在深入考察碳捕集电厂的技术原理、工作流程与能量流关系的基础上,深入研究了碳捕集系统内部各个功能环节的协调关系以及灵活运行的机理,从本质上定义并分析了碳捕集电厂的各类典型运行方式,包括基准运行、烟气分流、富液分流、溶液存储以及综合灵活运行方式。针对每一类典型的运行方式,深入分析了碳捕集电厂所对应的电碳特性。最后,以一台典型碳捕集电厂为实证对象构建算例,验证了所得出的研究结论。     

太阳能辅助燃煤发电系统性能的方法分析

基于分析理论,建立了太阳能辅助燃煤发电系统性能分析评价模型,并以太阳能辅助某330 MW亚临界燃煤机组为例,对该辅助发电系统在燃煤节省型和功率增大型两种运行模式下的性能进行分析,结果表明,辅助发电系统在两种运行模式下其性能均优于单纯燃煤机组,且燃煤节省型辅助发电系统性能优于功率增大型。在此基础上,分别以设备的损、效率与损系数为指标,对燃煤节省型辅助发电系统与单纯燃煤机组的设备耗散状况展开研究,揭示系统的能量损失分布规律,结果表明,太阳能这一辅助能源引入单纯燃煤机组,使设备总损由448.95 MW减少为435.15 MW、总损系数由57.76%减少为56.49%;单纯燃煤机组引入太阳能,削弱了能量在利用过程中的贬值,使系统对能量的利用效果得到改善,同时也表明了用分析方法对设备性能进行分析更有意义。     

碳捕集系统在火电厂中的优化配置

从火电厂CO2排放现状和对碳捕集系统的需求情况出发,定量分析了碳捕集技术对火电厂能耗和发电成本的影响.在考虑发电成本和技术不相容性约束下,建立了以最大化CO2减排量为目标的碳捕集系统优化配置模型,并给出了基于改进离散粒子群算法的碳捕集系统优化配置算法.通过算例分析,验证了所提模型和算法的有效性.     

单工质低温余热发电循环性能分析

为了提高能源利用的高效性和经济性,推进有机朗肯循环系统在低温余热发电领域的应用.通过建立热力学模型,并用Matlab软件进行编程,调用NIST Refprop数据库,选取六氟丙烷作为循环工质,模拟分析有机朗肯循环系统各方面性能.在采用循环输出功率、?效率和热效率等热力学指标研究系统热力性能的基础上,分别采用换热面积和C...     

背压式汽轮机组与有机朗肯循环耦合的热电联产系统

该文提出背压式汽轮机组耦合有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)的热电联产系统。通过提高背压式汽轮机组的蒸汽流量,多余排汽供 ORC 发电,以实现提高背压汽轮机组效率,增加系统发电量的目的。该系统可同时满足热负荷和电负荷的调节。ORC 的热效率随主气温度的提高而上升,但是其主气温度受背压式汽轮机排汽冷凝温度的限制。为了获取最大热效率,优化了 R600a、R245fa、R123和 R113这4种工质的运行压力。结果表明 R113运行压力最低而热效率最高,其净发电量比 R600a 约高10%。随热负荷的降低该联产系统的燃料利用系数降低,但是火用效率会高于原工况。     

大型火电机组分散控制系统性能测试试验研究

大型火力发电机组分散控制系统（DCS）性能直接影响到机组的安全稳定运行。对某1 000 MW超超临界燃煤发电机组DCS进行了实时性、冗余功能、网络性能和抗干扰性能测试,介绍了测试方法并对测试结果进行了分析,发现了系统存在的问题和隐患,提出了相应的改进建议,可提高该型DCS的稳定性和可维护性,对该机组的调试具有非常重要的指导意义。     

火力发电厂烟气中CO_2捕获技术和膜吸收的应用分析

燃烧后二氧化碳捕获是运行火力发电厂烟气CO2减排研究的主要内容,本文总结了烟气CO2捕获技术的特点及在火力发电企业的适用性,重点分析了膜吸收法(膜接触器)的技术优势、工艺设计考虑的因素,提出了应用过程的问题,以期对电厂烟气CO2捕获工程提供帮助。