耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。     

耦合LNG及ORC的液态空气储能系统热力学分析北大核心CSCD

为了提高液态空气储能系统(B-LAES)的循环效率及压缩热的利用率,将液态天然气的冷能合理利用起来,提出了一种耦合液态天然气(LNG)和有机朗肯循环(ORC)实现冷热电三联供的液态空气储能系统,从导热油中压缩热的利用率、循环效率、电-电转化效率、?效率几方面对本系统进行分析。研究结果表明,通过合理综合利用导热油中的压缩热,压缩热利用率可达到96.67%,比B-LAES系统高约55%;通过耦合利用液态天然气(LNG)的冷能,系统循环效率可达93.20%,比B-LAES系统提高约16.9%;增加ORC系统可使系统电-电转化效率达81.34%,比B-LAES系统提高约42.2%。研究结果可为液态空气储能理论研究和应用提供一定的技术参考。     

液化空气储能与发电一体化系统的性能分析

运用热力学理论建立液化空气储能阶段和释能发电阶段的数学模型,采用循环效率和液化率作为评价指标探讨压缩机组出口压力p₄、低温泵出口压力、换热器效能、空气节流前温度和空气节流前压力对液化空气储能与发电一体化系统性能的影响规律。结果表明:提高低温泵出口压力与换热器效能,能显著增大系统循环效率;提高压缩机组出口压力p₄,压缩机比耗功与膨胀机比输出功均增大,而系统循环效率有所降低;空气节流前压力越大、温度越低,节流后的液化率越大,循环效率越高。理论分析模型和研究结果可为液化空气储能与发电一体化系统的发展提供参考。     

液化空气储能基本循环的热力学分析

目的   以新能源为主体的新型电力系统对储能的需求不断增加,液化空气储能是一种新兴的长时间、大容量物理储能方法,具有广泛的应用前景。文章旨在探究液化空气储能的热力学原理以及关键参数对储能效率的影响规律。 方法   建立了液化空气储能三种基本循环：分离式循环、冷能回收循环、冷能热能回收循环的热力学模型,分析了冷能回收、热能回收、高压压力、释能压力等关键参数对液化率和循环效率的影响。 结果   结果表明液化率与循环效率正相关。分离式循环的液化率与循环效率极低,冷能回收循环由于利用了液空复温过程中的冷量可以显著提升液化率与循环效率,冷能热能回收循环在此基础上利用了压缩热而进一步提升液化率与循环效率。液化率与循环效率随冷能回收量的增加而升高、随高压压力的升高而升高、随释能压力的升高而下降。 结论   冷能热能回收循环是液化空气储能的优选方案。高效蓄冷将对提升循环效率发挥重要作用。在液空复温过程中利用工业余热、废热有助于进一步提升循环效率。     

1000t/d石灰窑余热发电系统分析及优化

针对1000t/d石灰窑生产线余热发电系统进行建模分析及优化。计算结果表明:采用传统朗肯循环发电系统,实际发电功率低于900k W,进汽轮机蒸汽最佳压力范围为0.35~0.5MPa,最佳温度范围为190~220℃;采用双工质有机朗肯循环发电系统发电功率大幅度提高,以R123作为有机工质为例,进汽轮机蒸汽最佳压力3.0MPa、蒸汽温度173.3℃,理论最大输出功率1391k W。同时对有机朗肯循环系统中广泛采用的有机工质ORC循环系统进行了对比分析,为活性石灰低温余热的高效利用提供了理论基础。     

耦合LNG冷能及ORC的新型液化空气储能系统分析

本研究提出一种耦合液化天然气(liquefied natural gas,LNG)冷能及有机朗肯循环(organic ranking cycle,ORC)系统的新型液化空气储能系统。在用电低谷期,LNG和液态丙烷的冷能共同液化压缩空气,从而存储能量。在用电高峰期,液态空气释能发电,LNG的冷能则被丙烷回收。该系统将LNG连续气化释放的冷能作为辅助能源与储能系统相结合,能够灵活释能发电。另外,该系统对LNG冷能进行梯级利用(冷能依次用于液化空气、ORC和数据中心冷却),提高了能量利用率,减少了能量损失。本工作建立了耦合系统的热力学模型和经济性评估模型,利用Aspen HYSYS软件进行过程模拟、循环效率和?效率分析,针对浙江宁波LNG接收站的地区电力价格,采用净现值法对系统进行经济性评估。结果表明：该系统的循环效率为110.20%,高于近期研究成果。?效率为59.71%,比常规液化空气储能系统?效率提高约10%。该储能项目具有经济可行性,且峰时电价对系统的经济效益影响最大。该研究可为LNG冷能用于能量存储和电厂调峰的工程应用提供重要参考和依据。     

有机朗肯循环系统布置及参数优化对低速柴油机余热利用的影响及经济性分析

利用Aspen Plus建立计算模型,分析运行参数及系统布置形式对有机朗肯循环性能的影响,并以净输出功率和系统所需的总换热面积的比值作为经济性指标分析其经济性。结果表明:蒸发温度、蒸发压力和有机工质流量对有机朗肯循环的净输出功率均有一定的影响,其中改变有机工质流量影响最大,蒸发温度次之;综合考虑经济性和净输出功率,柴油机全负荷下系统在蒸发温度160℃、蒸发压力2.5MPa、有机工质流18kg/s时性能最优。工质流量影响最大且易控制,在不同柴油机运行工况下只需改变有机工质流量就可适应负荷变化,负荷越大回收的能量越多,其净输出功率均占柴油机主机功率的8%左右。添加内回热器使系统热效率提高2.65%,效率提高4.5%,再增加一个低温循环,净输出功率可增加94.90kW。     

基于proⅡ的回热/无回热朗肯循环的流程模拟

文中介绍了有回热/无回热有机朗肯循环,并对其进行了理论分析和基于pro II软件对朗肯循环的流程模拟。并针对某化工厂80℃左右的热水,以丁烷为工质,探讨了蒸发器冷源的工质的状态为饱和态和过热态对有回热/无回热朗肯循环的膨胀机输出功和朗肯循环的循环热效率的影响。当工质的状态为饱和状态时,对有无回热的朗肯循环影响不大。但是,当工质的状态为过热态时,有回热的朗肯循环的膨胀机输出功和热循环效率比无回热的朗肯循环要大。这说明增加回热器是很有必要的,它可使能量的回收利用大大增加。     

浅谈太阳能低温有机朗肯循环

叙述了太阳能低温有机肯循环技术,该技术解决了如何高效的收集太阳能的问题,同时相关设备易于制造成本较低,具有很高的应用价值和前景。     

钢铁企业中低温烟气发电系统的比较和优化

为高效利用钢铁厂200～450℃烟气余热,利用EES软件模拟计算了水蒸气朗肯循环(SRC)4种有机朗肯循环(ORC)和水蒸气-有机物联合双循环(S-ORC)的热效率、火用效率和单位质量工质的发电能力。通过比较各发电系统的性能,探讨了低温发电系统的优化措施。为进一步利用ORC系统透平机乏汽余热,针对300℃以上的热源设计了梯级有机朗肯循环(CORC)。综合考虑各发电系统的性能,得出:对于200～300℃的烟气,可采用以R141b为工质的ORC发电系统;对于300～450℃的烟气,可采用CORC发电系统。由于S-ORC的热效率、火用效率、发电功率比传统SRC的高,且能有效减小工质在冷凝器的负压,对于450℃以上的热源,可用S-ORC代替传统的SRC。     

低温余热发电系统中涡轮膨胀机的优化研究

以R152a为循环工质,对低温余热发电系统中径流涡轮式膨胀机进行了研究;采用EES(Engineering Equation Solver)软件编程对涡轮膨胀机进行了热力设计,其轮周效率、内效率分别可达90.19%和88.84%,输出功率为50 kW;对所设计的膨胀机进行性能分析发现:随着膨胀机入口工质温度的升高,其内效率稍有下降,而输出功率大幅增加;对应膨胀机大功率条件下的是较高的比转速Ns和较小的比直径Ds,符合未来高性能涡轮式膨胀机"大功率,高转速,小尺寸"的发展趋势。     

节流配汽汽轮机滑压优化的理论研究

根据热力学和汽轮机原理分析相同负荷下汽轮机本体各级、回热系统及给水泵等辅机的运行参数随主蒸汽压力的变化情况,探讨影响机组滑压经济性的主要因素,并推导出节流配汽汽轮机和单阀运行的喷嘴配汽汽轮机在纯滑压运行方式下经济性最佳的结论.     

基于有机工质朗肯循环系统的低温余热发电技术简述

调整能源结构、推进节能减排是我国工业化的必经之路。我国工业生产产生的中高温余热发电技术较为成熟,而低品位余热发电尚在发展。以低沸点有机物为工质的朗肯循环低温发电技术是回收中低品位热能的有效手段,不仅节能降耗,还能为企业带来可观的经济效益。文中从技术原理、循环工质、关键设备等方面介绍有机工质朗肯循环低温发电技术,并对发展前景作出展望。     

低温热能发电的研究现状和发展趋势

低温热能种类繁多,数量巨大,利用这部分能源意义重大。介绍了低温热能发电技术的研究现状和发展趋势。低温热能发电技术主要应用于太阳能热电、工业余热发电、地热发电、生物质能发电、海洋温差发电等方面。现阶段低温热能发电的研究重点有:工质的热物性和环保性能、循环优化研究;提高低温热能发电效率的研究,包括混合工质循环、Kalina循环、回热、氨吸收式动力制冷循环等;基于有限时间热力学的系统最优控制等方面的研究。     

基于动态透平效率的有机朗肯循环性能分析及优化

常规有机朗肯循环(ORC)中透平效率多假设为定值,而实际上透平效率因工质种类和运行参数的不同而有较大差异.因此,采用向心透平效率计算模型,将动态透平效率与ORC系统耦合,分析透平效率随蒸发温度与冷凝温度的变化规律,比较固定透平效率与动态透平效率ORC系统热效率的差异.综合考虑热力性与经济性,采用多目标优化算法,对固定透...     

低温地热发电有机朗肯循环的优化

采用(火用)分析方法及PR状态方程,建立了低温地热发电有机朗肯循环的工质优选及主要参数优化热力学方法.比较计算了以10种干流体有机工质为循环工质的低温地热发电有机朗肯循环的输出功率、(火用)效率及其余主要热力性能.结果表明,低温地热发电有机朗肯循环的性能极大地受工质的物性及蒸发温度的影响.总体来看,随着工质临界温度的升...     

低温有机朗肯循环的工质选择及系统性能分析

选取R123,R141b,R245ca,R245fa,R601,R601a作为有机朗肯循环的工质,在不同蒸发温度条件下,对其热力循环特性进行了计算分析,以热力学第一定律和第二定律为基础进行了比较.结果表明,R141b是适合本循环系统的最佳工质.同时还研究了汽轮机进口温度和进口压力对该系统的净功量、吸热量及热效率的影响.     

多级气动液压泵供液的有机朗肯循环性能分析

针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)中电动工质泵耗功占膨胀机输出功比例较大的问题。提出一种多级气动液压泵,该泵利用蒸发器内产生的蒸汽为动力,给ORC系统供液。以R245fa为工质,分析了气动液压泵与电动泵的ORC系统受蒸发温度的影响情况对比、不同级的气动液压泵的性能随蒸发温度的影响、ORC系统性能受泵效率的影响对比。结果表明,采用多级气动液压泵后,ORC系统的净输出功率等于膨胀机的输出功率;系统效率得到改善,且随着泵级数的增加而更为明显;泵效率随蒸发温度的升高而减小,但随泵级数的增加而提高。在蒸发温度为145℃、冷凝温度为35℃时,电动泵供液的ORC系统净输出功率为25.8 kW,系统效率为0.106,而采用4级气动液压泵的ORC系统净输出功率为33.2 kW,系统效率为0.12。     

利用液化天然气冷能空分新流程及模拟分析

提出了利用液化天然气（LNG）冷能空分新流程,产品是用于满足电厂富氧燃烧的气态富氧空气。空气视为N2（79.1 mol%）和O2（20.9 mol%）二元混合气体,采用Aspen Plus软件进行了流程模拟,物性方法选择Peng-Robinson方程。模拟结果表明,生产95.08 mol%富氧空气的能耗是0.667 kW.h/（kg.O2）,液化天然气（LNG）的消耗量是87.64 mol/（kg.O2）。与文献[7]生产多种液态产品模拟结果比较,单位氧气的能耗大致相等,LNG消耗减少约50%,精馏塔冷凝蒸发器两侧的传热温差从1.2 K增大到2.8 K,可大大减小换热器的面积。