烟气余热有机朗肯循环工质的研究

通过热力学建模的方法对电厂烟气余热ORC循环工质进行研究,根据工质的筛选方法和REFPROP软件粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质,通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力.结果表明,R601a是最适合低温烟气余热发电的工质,R245fa和R600次之.     

中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合于中低温地热发电有机朗肯循环的较优有机工质,采用热动循环的分析方法及PR状态方程计算以10种干流体有机工质为循环工质的中低温地热发电有机朗肯循环的效率及其余主要热力性能.结果表明,总体来看,随着循环工质临界温度的升高,蒸发压力、凝结压力、输出功率及效率呈下降趋势,而循环热效率及地热流经换热后的排放（或回灌）温度呈上升趋势.以R227ea（七氟丙烷）作工质的有机朗肯循环系统输出功率及效率最高,蒸发压力及凝结压力均处于较合适的范围,R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.     

有机朗肯循环的热力学分析

应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.并以R245fa为工质,针对100℃左右的热源,在给定工况下分析计算了系统的热效率.研究结果表明:影响热效率的因素为蒸发器出口、膨胀机出口以及冷凝器内的工质状态参数;要减少系统的不可逆损失,需减少各热力过程的有温差传热和摩擦损耗,即选取高效传热的蒸发器和冷凝器及设计制造适合有机工质的膨胀机;在冷凝器入口前加装回热器,可有效减少传热温差引起的不可逆损失,加装回热器后整个系统的热效率提高了0.32%.研究结果可供有机朗肯循环系统设计作参考.     

柴油机排气余热的有机朗肯循环发电系统

针对柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统.在该系统中,采用R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)作为循环工质,针对其不同蒸发温度以及冷凝温度,通过模拟计算研究了最终排气温度、系统净输出功率和朗肯循环实际效率的变化规律.研究结果表明,当蒸发温度低于367.46 K时应采用一级膨胀系统;当蒸发温度高于367.46 K低于404.6 K时应采用二级膨胀系统;冷凝温度恒定时,最终排气温度随蒸发温度的升高而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随蒸发温度的升高而升高;蒸发温度恒定时,最终排气温度随冷凝温度的降低而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随冷凝温度的降低而升高.     

不同工质有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的能效特性比较

对有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的循环原理进行了描述,建立了系统性能的计算模型.其系统优势在于结构紧凑,能小型化,这使得采用太阳能驱动的家用小型空调成为可能;且性能系数相对较高,吸收式的制冷系数(coefficient of performance,COP)小于0.7,而有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的制冷COP理论上高于1.4,且在室外温度越高时系数越高;能实现机械能、冷量的切换输出,在制冷工况和制热工况下,对有机朗肯循环和热泵循环采用相同工质和不同工质的循环性能进行了比较计算,筛选出了复合系统最适宜的工质,为进一步设计有机朗肯-蒸汽压缩式热泵系统提供理论指导,使此复合式热泵系统的应用成为可能.     

基于PC-SAFT的混合工质筛选与有机朗肯循环系统优化

混合工质在相变过程存在温度滑移现象,能与冷热源更好地匹配从而提高有机朗肯循环(Organic?Rankine Cycle,?ORC)性能,成为ORC工质研究热点.混合工质组合和数量巨大,常规方法用于混合工质筛选及与系统参数的同步优化难度较大.建立了基于Perturbed-Chain?Statistical?Associ...     

基于有机朗肯循环的热电联供系统

有机朗肯循环在低温热源领域具有广泛的应用.文中建立有机朗肯循环系统,通过选择循环运行参数和循环工质提高系统的效率,同时建立热电联供系统,提高系统综合性能.结果表明:蒸发温度(压力)和膨胀机等熵效率的提高都明显有利于提高系统热效率,降低冷凝温度和过冷度一定程度上也可以改善热效率.R236ea、R245ca、R245fa、...     

再热式有机朗肯循环热力性能研究

在低温热源条件下,针对不同工质,研究了再热式有机朗肯循环的热力学性能,获取了在不同温度段系统输出净功、循环吸热量、热效率,并对其性能与同等条件下普通有机朗肯循环做了比较.同时,得到了循环的最佳压力比.     

非共沸混合工质有机朗肯循环系统变工况特性研究

鉴于分布式能源系统中燃气轮机负荷波动较大,而目前对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)研究更注重相同吸热量及其热力性能随初始参数变化的对比,很少考虑燃气轮机负荷降低时导致烟气温度和质量流量均下降对系统性能的影响.通过HYSYS平台构建特性模型,以换热器内窄点温差为约束条件,研究变工况特性...     

有机朗肯循环回收烟气余热的可行性研究

计算了我国电站锅炉可回收的烟气余热量,并对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.以2台600 MW燃煤机组的排烟余热为热源、R245fa为工质,确定了余热发电机组的最优运行参数和电力容量.用RETScreen软件对该系统进行了投资收益和节能减排效益分析.结果表明:该余热机组发电量为47 502 MWh/a,电力外销收入为1 900.1万元/a,减排CO2量为42 419 t/a.在初始投资成本6 500元/kW、财务负债比率65%的情况下,投资简单偿还期为2.5年,股本回收仅需1.1年,能源产出比为0.14元/kWh,温室气体减排成本为291元/tCO2.30年运行期内,预计可累积现金4.31亿元.     

有机朗肯循环系统工质设计与系统参数的同步优化

工质是有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）中能量转换的载体,其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限,新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计（computer-aided molecular design,CAMD）的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法,对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划（mixed integer non-line programming,MINLP）模型,提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团,应用于建立的同步优化模型,获得了热源范围353.15~463.15 K和冷源范围293.15~298.15 K工况下的最优工质,并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明,新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%。对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性,如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.     

液化天然气冷能发电系统参数分析与工质选择

为了对液化天然气(liquied natural gas,LNG)冷能发电系统参数及工质选择进行分析,以单级朗肯循环为基础,选取不同工质,对LNG低温冷能发电亚临界循环基本参数进行了模拟分析,确定了几种典型工质的最佳运行参数.结果表明:以系统净发电量为评价标准,工质存在最佳蒸发温度,最佳蒸发温度越高,净发电量越大;结合低温动力循环工质选择原则,最终优选出以R290为低温动力循环系统工质、11.08℃为最佳蒸发温度构建的单级冷能系统净发电量为81.34 kW,研究结果为LNG冷能发电系统的进一步优化提供了参考.     

有机朗肯循环系统回收发动机尾气余热的研究

根据柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环余热回收系统。采用R245fa作为工质,根据工质在不同蒸发压力下的蒸发率结合发动机的试验数据分析了两相流对系统性能的影响。通过比较系统净输出功、有机朗肯循环效率及主要部件损的变化规律确定了系统的最佳工作方案。结果表明,系统在全排气质量流量范围内能平稳地工作,有机朗肯循环效率达到10.2%,减小了各主要部件的损,余热回收效果明显。     

有机朗肯循环机组性能仿真与变工况运行分析

目前国内外对于有机朗肯循环(ORC)系统的热力学研究大都集中在循环工质的优选与定工况下的循环系统优化和参数模拟,对于工程上遇到的变工况运行和安全运行的情况很少提及。使用流程软件AspenPlus对ORC系统进行了变工况运行模拟,并对模拟结果进行了分析,以期为应用ORC系统尤其是使用透平机作为动力设备的ORC系统提供一定的参考。     

燃气-蒸汽联合循环动力装置热力学分析

为了研究燃气-蒸汽联合循环系统的节能潜力，用Yong分析的方法对该系统进行了热力学分析。通过对一种常见的燃气-蒸汽联合循环系统的模拟计算，给出了各部位Yong损失的大小及分布，对其能量利用情况进行了评价，并找出了薄弱环节，提出了节能措施。结果表明，燃气-蒸汽联合循环系统利用了燃气侧高温吸热和蒸汽侧低温放热的特点，使得其Yong效率高达51．12％，比常规的纯蒸汽动力循环的Yong效率(最高约40％)高得多；燃料化学能转化为热能及传热引起的Yong损失所占比例最大，为31．67％。所以，改善燃烧和传热过程的不可逆性，是提高联合循环效率的重要途径；发展联合循环发电技术，研制和开发新型发电机是高效节能，有利于可持续发展的根本所在。研究结果为系统的总体优化设计提供了理论依据。     

考虑环境温度变工况的分液冷凝有机朗肯循环系统优化设计

有机朗肯循环是最具潜力的低品位热-功转换技术之一,设计工况的选择和考虑变工况的系统设计和运行方法对降低系统全年发电成本或提高系统年均发电效率有重要意义.本文建立了余热驱动有机朗肯循环系统设备结构参数和系统运行参数同步优化模型并提出了求解策略;考虑到环境温度随季节变化的特性,选取4个环境温度作为设计工况,分别得到了4个设计工况下最优设计方案,基于4个设计结构优化全年运行方案,并比较不同系统配置下全年变工况的综合性能.研究结果表明：同时优化系统参数及设备结构参数对提高系统性能至关重要;环境设计温度不同,设计的最优结构和运行方案不同,可根据多个变工况环境温度对系统进行优化设计,优化全年运行方案.