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%。     

双压力蒸发卡林纳循环热力性能分析

介绍并研究一种能对中高温热源进行梯级利用的双压力蒸发卡林纳循环(DPV-KC)。通过工程计算软件EES对循环系统进行理论分析,得出双压力蒸发卡林纳循环的工作浓度和基本浓度的选取对循环系统参数及动力回收效率的影响规律以及两者的最佳匹配关系。在热源温度400℃、冷却水温度25℃,并限制最高压力不大于20 MPa,热源最低排放温度90℃条件下,最佳方案为工作浓度0.45、基本浓度为0.272,第一蒸发压力对应的露点温度为300℃,此时双压力蒸发卡林纳循环的动力回收效率h0可达到27%,比选取最佳参数的卡林纳循环提高17%。     

地热驱动的新型冷热电三联供系统的热力学与热经济学分析

针对地热能源的梯级利用问题,以170℃地热水为热源提出一种联合闪蒸-Kalina发电循环和吸收式制冷循环的新型冷-热-电三联产系统,并验证系统的可行性及优越性.对系统进行热力学与热经济学计算,详细分析蒸发压力,氨水浓度和分流比等关键参数对系统热力学性能的影响.结果表明:提高氨水浓度和Kalina循环中汽轮机的进口压力均...     

一种基于低品位热源的LNG冷能回收低温动力系统

在分析LNG物理冷Yong的基础上,提出了一种基于低品位热源的LNG冷能回收低温动力系统,并对影响系统循环效率的相关参数进行了研究。结果表明,在较低的热源温度下,系统的热效率和烟效率可以达到30％以上;对影响循环的主要参数分析表明,二次冷煤的冷凝温度及膨胀机进口压力对循环的效率影响很大。随着冷凝温度的降低及膨胀机进口压力的提高,循环热效率、Yong效率都将有所提高。     

波动热源下ORC发电系统的动态运行特性

ORC(有机朗肯循环)是实现中低温热源热功转换的关键技术。以R245fa为工质,采用单螺杆膨胀机,在120℃不稳定热源下实验研究了ORC发电系统在变负载下的动态运行特性及系统主要运行参数随波动热源的变化。实验结果表明:增大负载容量,维持膨胀机做功状态所需工质流量增加,膨胀机入口压力变大,单位工质吸热量变小,膨胀机入口温度及过热度降低。但由于系统整体吸热量变大,系统冷凝压力及冷却水入口温度就增加。系统的发电功率与效率也随负载的提升而不断增大,最大分别为4.61 kW与5.76%。受热源温度正弦波动的作用,系统主要运行参数出现不同程度的波动,冷凝压力的变化是造成系统不稳定的主要原因。     

不同热源下布雷顿循环系统分析

与传统能源发电相比,超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环发电系统具有系统结构紧凑、循环效率高、安全性能较好等特点。采用Aspen Plus构建了不同热源下超临界二氧化碳布雷顿循环动力系统及热力学模型,重点分析了分流比、透平进口温度及压力、主压缩机入口温度对循环效率的影响。根据参数工况设计三种不同热源布雷顿系统：以煤基为热源的系统采用分流再压缩再热布雷顿循环,主气温度640℃以下再热的设置会比无再热效率高,循环效率可达46.02%。发电效率和再压缩功率随分流比的增加而增加,而主压缩机的则下降。燃气系统采用再压缩循环,透平入口温度与压力的增加可使循环效率增加,循环效率最高可达43.01%。以压水堆为热源的船舰动力系统设计为分流再压缩再热循环。存在最佳分流比,循环效率为37.41%;透平入口压力的增加使循环效率的变化先增加后变缓。主压缩机入口温度的增加使循环效率逐渐下降。     

ORC发电系统变热源温度实验研究

为研究有机朗肯循环(ORC)热源温度变化引起的循环热效率、(火用)效率、发电效率等性能的变化情况,搭建以R245fa为循环工质的ORC发电系统实验平台。实验结果表明:热源温度的提高使循环蒸发压力、冷凝压力升高,膨胀机入口温度、压力升高,膨胀比增大,等熵效率提升,膨胀做功能力增强,系统循环热效率、(火用)效率、发电效率均增大;在冷源温度为12℃,工质流量保持恒定的情况下,热源温度从87.5℃上升至108.1℃时,循环热效率由4.1%提升到7.1%,系统(火用)效率由17.2%提升到30.0%,系统发电效率由4.1%提升到7.3%。     

初参数对超临界CO2塔式光热发电系统■效率的影响

初参数对塔式光热发电系统热力性能有着重要影响。基于国内外研究现状,文章建立了超临界二氧化碳(S-CO₂)再压缩塔式光热发电系统,研究了不同辐射强度下,该系统不同设备、各子系统和整个系统的(火用)效率,以及吸热器散热损失随透平进口温度和进口压力的变化情况。研究表明：透平进口温度从500℃上升到800℃时,低温回热器(火用)效率最大值为90.21%,对应温度560℃;当辐射强度从95%THA增加到105%THA时,集热子系统(火用)效率最大值点往温度升高的方向偏移且最大值增大,最大为27.88%,对应温度700℃。透平进口压力从20 MPa增加到34 MPa时,循环子系统(火用)效率先增后减,当辐射强度从95%THA增加到105%THA时,其最大值点往压力升高的方向偏移且最大值减小,最大为74.9%,对应压力24 MPa。透平进口压力对吸热器散热损失的影响较小,而进口温度对其影响较大。研究结果可为S-CO₂塔式光热发电系统优化设计提供参考。     

混合工质ORC耦合CO2跨临界发电系统性能研究

为了实现低温热能的充分回收利用,在混合工质ORC循环发电基础上,提出一种利用CO_2跨临界循环与其耦合的发电系统。基于热力学第一、第二定律,建立相应热力学模型,并编写计算程序,确定系统运行条件,分析蒸发温度T1、跨临界蒸发压力p01及热源温度T_g等参数变化对耦合系统性能的影响,并将其与采用相同混合工质的ORC系统进行比较。结果表明:随蒸发温度提高,跨临界循环部分输出功逐渐增加,而ORC部分由于冷凝温度提升所减少的输出功逐渐降低。在T_g为373.00K时,若T_1为340.00、354.00K,耦合系统较基本ORC系统输出功分别增加15.77、113.53kW。随跨临界蒸发压力p_(01)变化,耦合系统输出功及效率均有先减小后增加再降低的规律,存在一最佳跨临界压力,且表现为随热源温度降低,耦合系统性能优越性逐渐明显。若T_g为373.00或403.00K,则耦合系统较基本ORC系统分别增加19.16、7.18kW。在蒸发温度较高或热源温度较低时,采用耦合系统具有重要意义。     

低温热能-LNG双级有机朗肯循环工质选择与多参数优化

对低温热能-液化天然气(LNG)联合驱动的双级有机朗肯循环(ORC)发电系统的工质选择尽参数化进行研究。对400种工质组合下循环Ⅰ及循环Ⅱ的蒸发温度、冷凝温度和膨胀机入口温度以及冷源蒸发压力等7个参数进行多参数优化。结果表明:适宜的工质1和工质2的临界温度均约低于热源温度50℃。临界温度处于最优范围内时,循环Ⅰ工质的三相点温度和常压沸点温度越低越好,循环Ⅱ工质的三相点温度及最低允许负压对应的饱和温度以低于-50℃为佳。循环Ⅰ为过热蒸汽,循环Ⅱ为饱和蒸汽时系统效率最大。循环Ⅰ的冷凝温度越低越好;循环Ⅱ的最佳冷凝温度对应不同的循环Ⅰ工质的出现分层现象。     

有机朗肯循环发电系统利用的研究

理想发电循环系统仅与系统热源、冷源的温度相关,而实际低品位有机朗肯循环发电系统效率除与冷热源温度相关外,与工质、系统形式等因素密切相关.但是由于受到热源参数及优化目标等因素影响,尚未优选出合适的工质和系统形式.针对不同热源参数特性,研究相适应的系统形式及工质,为有机朗肯循环发电系统应用提供科学依据,是有机朗肯循环发电系统切实可用的关键.     

基于氨水吸收循环远距离输送低品位热能性能研究

采用氨水吸收循环,将热源端低品位热能转变为化学能储存于氨水溶液浓度差中,可在环境温度下远距离输送氨水液体至用户端,实现吸收制冷或放热。建立系统数学模型和实验样机,模拟研究表明发生温度为110℃时,远距离制冷热力效率为0.5,制热热力效率为0.6;当输送距离为50km时制冷或制热电力效率均可达到50以上;通过实验样机验证了此理论的可行性,制冷实验热力效率相比理论值平均偏差21%,制热实验热力效率偏差17%,用户端输出温度能够满足夏季空调或冬季供暖需求。     

利用地热尾水的吸收压缩复合式热泵(ACHP)的性能研究

针对不同热源温度、制热温度、循环倍率及溶液浓度等条件,对以氨水溶液为工质的ACHP系统进行理论分析和热力计算。计算结果表明,利用低温地热尾水为热源的ACHP系统用于提供城市区域供热具有较高的COP和较低的压缩比,并得到ACHP系统热力性能随热源温度、制热温度、溶液浓度、循环倍率变化的趋势,为溶液浓度和循环倍率的优化选择提供理论依据。     

海洋温差能发电循环系统热力学分析

对海洋温差发电朗肯循环系统进行分析,分别研究蒸发压力、氨水浓度、冷热海水温度等参数对系统热效率和?效率的影响,对比分析纯氨和二氟一氯甲烷工质系统热效率和?效率,为海洋温差能开发及商业级发电系统研建提供技术支撑。结果表明:系统热效率和?效率与密切相关,氨水浓度的影响较小;纯氨质量流量远小于二氟一氯甲烷,且其热效率和?效率均大于二氟一氯甲烷系统,是海洋温差发电系统较为理想的循环工质。     

回热器孔隙率对VM循环热泵性能的影响分析

孔隙率是表征回热器结构和效率的重要参数,影响整个系统的流动和传热特性。以热驱动斯特林循环的VM(Vuilleumier, VM)循环热泵为研究对象,建立了其内部回热器的模型,研究了在不同的热源温度、系统压力、转速、容积比和工质的情况下,孔隙率对整个热泵系统性能的影响。结果表明：随着孔隙率的增加,系统性能系数先增加后减小,在0.6左右达到最佳。在相同孔隙率的情况下,系统性能系数随着热源温度、系统平均压力、容积比、转速的增加而分别增大,并且增加的幅度是越来越小的。对于工质而言,氦气和氢气的性能较优,而氮气的性能较差。综合考虑安全等因素,宜选氦气作为工质。     

超临界CO2发电系统循环参数优化设计方法

基于超临界二氧化碳简单循环发电系统热力学模型,对在多工艺参数综合影响下循环效率的变化规律进行研究。结果表明：当系统最高压力低于临界值时,循环效率随入口压力的增加而降低,随入口温度的增加先增加后降低;当系统最高压力大于临界值时,循环效率随入口压力的增加先增加后降低,随入口温度的增加而降低。通过分析循环效率随压缩机入口参数变化规律发生转变的原因,提出循环最高压力临界值的计算方法,提出并验证一种超临界二氧化碳简单循环参数优化设计方法,可显著提高循环参数寻优效率。     

燃机余热利用的超临界二氧化碳循环发电系统

结合超临界二氧化碳物性分析、工质在主设备工作过程,讨论了主设备中工质的基本状态。根据燃机余热烟气特点,建立了余热利用的超临界二氧化碳循环发电计算程序,分析了简单循环、再压缩循环、复合简单循环、复合再压缩-简单循环4种循环布置下的系统稳态参数、效率以及净输出功。研究表明:透平入口工质压力越高,透平出口工质的温度越低,工质携带热量的利用越充分;压缩机入口温度应尽量接近临界点(31.1℃)、压力需稍高于临界点(7.4 MPa),可保证压缩机出口温度较低、工作状态稳定、单位工质流量的功耗小。随热源最低温度的下降,系统所获得净功以及实际效率均能得到一定的提升,通过叠加方式实现的烟气分级利用可以显著提高燃机余热利用的超临界二氧化碳循环系统效率和净功。     

气化参数对IGCC系统中气化炉性能的影响

首先单独对气化炉出口合成气成分含量进行核算,计算结果与文献基本吻合.然后建立200 MW级整体煤气化联合循环(IGCC)系统模型,对基本参数下的IGCC系统进行计算,得出整个系统的性能参数.最后对不同气化参数温度、水煤浆浓度、氧气浓度、O/C比的气化炉性能及其整个IGCC系统效率进行比较,分析不同气化条件下的合成气成分体积含量、冷煤气效率、有效气(CO+H2)体积含量、比氧耗、比煤耗及整个IGCC系统效率的变化.结果表明:提高水煤浆的浓度,有利于提高气化炉的冷煤气效率;气化温度对IGCC系统性能影响较大;提高氧气浓度有利于提高气化冷气效率和系统的效率,本系统对应的最佳O/C比为1.02左右.     

基于技术经济学的氨水脱碳工艺参数影响分析

为了合理评价氨水脱碳工艺与燃煤电厂集成后的运行性能,基于脱碳系统仿真模型和燃煤电厂变工况模型,利用技术经济学方法建立了脱碳机组评价体系.考察了CO_2捕集系统主要参数(氨水质量分数、贫液CO_2负荷、吸收塔入口温度、再生塔压力、氨气逃逸率和CO_2捕集率)对机组运行性能的影响,选取了氨水脱碳系统可行运行参数.结果表明:氨水质量分数为11%、贫液负荷为0.36以及吸收塔入口温度为15℃为该系统可行运行参数,此时脱碳机组相对于优化前发电效率提升了0.712 7%,发电煤耗降低了6.959 4g/(kW·h),发电成本降低了0.011元/(kW·h),脱碳成本降低了16.756 3元/t.     

一个新的吸收-喷射复合制冷循环

提出了一个新的吸收-喷射复合制冷循环.在新循环中,部分冷凝器出口的饱和液态制冷剂被冷剂泵加压到制冷剂在发生温度下对应的饱和压力,这股高压制冷剂液体在一个沸腾器里被加热成饱和高压蒸气后将预热器出口的过热制冷剂蒸气引射到冷凝压力.由于在新循环中发生压力可以比冷凝压力低,因此该系统可以利用较低品位的热量制取低温下的冷量.研究结果表明:新循环可以利用比传统两级吸收式制冷循环温度更低的热源,制取同一温度下的冷量.此外,在蒸发温度或发生温度较低时,新循环的COP比单效循环高得多;当发生温度或蒸发温度较高时,新循环和传统单效循环的COP相同.