余热余压空气梯级利用的双涡流管有机朗肯循环综合性能分析与优化

为充分利用工业生产中的余热余压空气能量,同时降低ORC系统冷凝热损失,该文提出一种双涡流管ORC系统(ORC coupled with double vortex tubes,DVT-ORC)。利用热源涡流管将放热后的余热余压空气分离成冷、热空气,冷空气用于工质冷却,热空气作为二级蒸发器的热源且换热后其余压用于驱动气动增压泵;利用工质涡流管将透平乏气分离成冷、热气流,热气流经气动增压泵升压再循环,冷气流进入空气冷却器冷却。以150℃、0.6 MPa的空气为初始热源,R245fa为工质,建立热力与经济的多目标优化模型,分析双涡流管冷流比和透平排气压力对系统综合性能的影响;采用遗传算法进行优化,确定系统最优工况。结果表明：当热源涡流管冷流比大于0.3时,DVT-ORC输出功大于基本ORC输出功,工质涡流管与空气冷却器的(火用)损失之和较基本ORC系统冷凝器的(火用)损失最大可减小1 240.32 kW,单位电力生产成本较低,DVT-ORC系统热力性与经济性提升。系统最佳运行工况在透平排气压力为0.300 7 MPa、工质涡流管冷流比为0.873 8、热源涡流管冷流比为0.894 2时,对应...     

内燃机余热回收分流式二氧化碳动力循环系统经济性分析

相较于不分流余热回收系统,含有分流设计的CO2跨临界动力循环内燃机余热回收系统可以有效避免各换热器之间的温度干涉,提高烟气余热利用率和回热器效率,进一步提高余热回收系统的做功能力,但更加复杂的系统不可避免地增加了系统各项成本。对此,基于MATLAB平台,建立了该系统的经济性模型,采用单位发电量成本CUEC、换热器面积功率比rAPR和环境回收期tEPP作为评价参数,综合考虑净功率、系统小型化潜力和环境经济性来评估分流系统的经济性潜力。结果表明:分流系统在膨胀机入口温度约505 K、入口压力约13.5 MPa的较大工况范围内CUEC指标存在优势;在膨胀机入口温度高于473 K时,分流系统的rAPR存在明显优势,相较不分流系统最高改善11.6%;tEPP指标在所有工况下均优于不分流系统;当膨胀机入口温度高于480 K时,分流系统在经济性上具有更大优势。最后,针对未来研究方向,给出了对经济性参数进行多目标优化、开展余热回收系统与内燃机耦合的相关研究等建议。     

利用烟气余热的有机工质朗肯循环透平驱动引风机分析

针对目前火力发电厂低温烟气余热没有得到充分利用,能源利用效率偏低的问题,采用有机工质朗肯循环透平驱动引风机进行烟气余热回收。在介绍锅炉烟气低温余热利用现状和有机工质朗肯循环余热发电及驱动技术的基础上,对有机工质朗肯循环透平驱动引风机系统从有机工质的选择、系统流程以及余热回收量、技术经济性进行了分析。结果表明,利用烟气余热的有机工质朗肯循环透平驱动引风机系统能够充分利用电厂锅炉的低温烟气余热,降低机组厂用电率,增加上网电量,具有一定的实用性与经济性。     

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。     

燃煤机组烟气余热和水协同回收系统多参数优化及运行策略

为提高燃煤机组烟气余热和水协同回收系统的节能减排及技术经济性能,保障系统的安全运行,论文建立了系统多参数优化以及变工况特性分析模型,以330MW机组为例,研究获得了系统的优化参数以及节能节水潜力,并依据系统变工况特性提出了系统全工况优化运行的调控策略。基准工况优化计算结果表明:设计工况下的系统综合节水率为15.34kg·s^-1,系统综合节煤率达4.12g·(kW·h)^-1。系统的变工况特性研究表明:烟气余热和水协同回收系统内工质温度和节煤率均随着环境温度的降低而降低,当环境温度降低至-20℃时,烟气余热和水协同回收系统综合节煤率降低38.7%,低温烟气冷却器进口循环水温度降至70℃以下,此时系统运行安全受到威胁。为此,论文提出系统全工况优化运行策略,该策略不仅可以维持低温烟气冷却器进口循环水温度在70℃之上保障系统安全,同时,可以实现烟气冷凝过程余热的有效利用。     

低温地热水有机朗肯循环发电工质的优化

有机朗肯循环(organic rankine cycle,ORC)是利用地热发电的重要途径之一,而有机工质的物性是影响ORC发电效率的主要因素。针对地热水的特点,筛选了R134a、R245fa等6种有机工质,并对每种工质的余热发电系统进行计算。从系统的热效率、不可逆损失、压力水平及环保性等方面综合分析,得出R245fa是低温地热水ORC发电系统比较适合的有机工质。     

低温地热水有机朗肯循环发电工质的优化

有机朗肯循环(organic rankine cycle,ORC)是利用地热发电的重要途径之一,而有机工质的物性是影响ORC发电效率的主要因素。针对地热水的特点,筛选了R134a、R245fa等6种有机工质,并对每种工质的余热发电系统进行计算。从系统的热效率、不可逆损失、压力水平及环保性等方面综合分析,得出R245fa是低温地热水ORC发电系统比较适合的有机工质。     

机组余热利用的热经济性分析

以350MW机组循环流化床(CFB)锅炉排渣余热为余热发电的热源,建立了有机朗肯循环(ORC)余热发电模型,提出了3种余热发电方案,以R141b、R123 2种工质为例,在2种工况下对各方案进行了热经济性计算分析。结果表明:利用ORC余热发电机组的热经济性优于余热加热凝结水的机组;方案2的热经济性最佳;在相同的机组背压下,工质初参数越高,机组热经济性越好;工质R141b的机组热经济性优于工质R123的机组热经济性。     

集成有机朗肯循环与碳捕集的太阳能–燃煤发电系统的变工况热力性能研究

构建了集成有机朗肯循环(organicRankinecycle,ORC)与碳捕获和封存(carboncaptureandstorage,CCS)的660MW太阳能-燃煤发电系统,利用凝结水回收CO₂压缩过程的余热、后经太阳能集热场气化、为再沸器提供能量,同时利用中压缸抽汽作为再沸器热源,再沸器冷凝水的经ORC回收余热后返回至H9低压加热器出口。分析了该系统的经济指标及变工况时热力性能、?性能,研究了ORC和CCS中参数变化和太阳能系统运行特性对集成系统热力性能的影响。研究表明:该系统的热力性能及经济性均优于目前常见的抽汽式燃煤碳捕集机组。随λ(中压缸抽汽热量占再沸器所需热量之比)增大,机组热力性能有所下降,汽轮机?效率增加。随负荷降低,汽轮机?效率有所升高。再沸器冷凝水经ORC回收余热后,可以在变工况时更好的匹配凝结水的温度,减少能量损失,且返回H9低压加热器出口时,ORC循环热效率最高,机组热力性能也较好。在春分、夏至、秋分时,太阳辐射强度(directnormalirradiance,DNI)稳定后系统能以较低λ运行,机组热力性能有较大提升;在冬至,DNI波动...     

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。     

电站锅炉排烟余热能级提升系统分析

将排烟余热用于加热凝结水,参与蒸汽回热循环,是电站锅炉排烟余热有效的利用途径之一。该文利用分析方法,建立电站锅炉排烟余热利用的通用收益模型,分析传统电站锅炉排烟余热利用系统,指出空气预热器存在较大损的缺陷。将空预器单元引入系统,组建了电站锅炉排烟余热能级提升系统,并结合某超临界1000MW机组热力参数,对其进行了收益分析计算。结果表明,排烟温度降低35℃,由于空预器单元 损失下降,与传统排烟余热利用系统相比,能级提升系统利用烟气的能级提升了1倍,机组效率提高了0.75%。     

采用涡旋膨胀机的低品位热能有机物朗肯循环发电系统实验研究

有机物朗肯循环(organic rankine cycle,ORC)的主要优点在于回收中低品位热能发电时的高效、环境友好、压力适宜等.文中对有机物朗肯循环进行了实验研究.实验装置采用涡旋式膨胀机,以R600a为工质,膨胀机最大输出电功率0.74 kW,最大第一定律效率2.4%.实验发现膨胀机最高转速为4589r/min:根据膨胀机输出功率随工质泵频率及热源温度的变化情况,发现工质泵频率存在一个最佳值,使得系统输出功率最大.循环第一定律效率随着蒸发压力的增加也存在最大值,其原因是由于较高压力和流量下膨胀机入口存在汽液两相现象.通过对ORC的实验研究,认为涡旋式膨胀机在中小型低品位热能ORC系统中具有非常大的优势,ORC系统有机物工质的流量和蒸发压力与低品位热能热源的匹配,是提高ORC系统性能的一个重要设计方法.     

余热锅炉的火用分析及其参数选择

通过对余热锅炉的火用分析，推导出余热锅炉参数与火用回收量的关系模型，并分别给出对应不同烟气入口温度，饱和蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉回收火用值和工作参数的选择图表，分析提高余热锅炉火用效率的途径和方法．推荐不同烟气温度条件下余热锅炉的优选参数．     

闪蒸器与废热回收系统

闪蒸器是废热回收系统中的重要设备,闪蒸器的工作介质是余热废水。在工作压力下,闪蒸器对余热废水进行了汽水分离,得到饱和蒸汽和饱和水。在闪蒸器的设计中,需要考虑多项设计参数,其容积的选择是关键。以某电厂的设备参数为例,对闪蒸器的直径和容积进行了计算,同时,还对闪蒸器的喷嘴、汽水分离装置等关键部件的参数进行了计算,并简单介绍了闪蒸器的安装、调试、运行和维护等方面的情况。     

垃圾焚烧电厂热平衡计算及热效率提高途径研究

随着城市生活垃圾焚烧技术的快速发展,实现余热的高效回收利用、降低废物处理成本,提高废物资源循环利用率成为行业发展的突出问题之一。通过对某实际工程的焚烧系统进行垃圾成分最高值、设计值和最低值热平衡计算,分析得出了垃圾焚烧系统影响焚烧热效率的主要因素为"3T+E",并针对这些影响因素提出了提高热效率的有效方法,为垃圾焚烧电厂的余热高效利用提供参考。     

低温废热高效回收系统的(火用)优化

多级闪蒸-混汽热力系统,是一种先进的废热高效动力回收的系统配置.采用复形调优法,以     

分离式热管换热器蒸发段倾角参数研究

分离式热管换热器蒸发段倾斜布置倾角是其关键参数。以某电厂490 t/h循环流化床锅炉烟气余热回收工艺为研究对象,参考以往对分离式热管特性的研究,综合考虑了倾角对分离式热管换热器蒸发段传热特性、流动特性、磨损和积灰特性等方面的影响,确定了蒸发段最佳倾角设计范围为7°～15°,研究结果可为分离式热管换热器在循环流化床锅炉烟气余热回收装置的工艺优化提供参考。     

IGCC中气化系统显热回收优化研究

气化系统显热回收量的多少直接影响着废锅所生成的饱和蒸汽热能和进入到蒸汽轮机的主蒸汽热能,从而影响着IGCC系统供电效率。为提高IGCC系统效率,本着能量梯级利用的目的,对气化系统的显热回收方式和回收程度进行优化研究。研究表明,采用全热回收方式和降低对流废锅出口合成气温度,都有利于提高系统净功率和供电效率。