匹配新能源电能并网的压缩空气储能站性能研究

  [目的]  压缩空气储能系统在电能释放环节依托节流降压阀进行调压的方法,存在较大的空气压力能损失,降低了压缩空气储能系统的能量转换效率。  [方法]  引入喷射调压理论,通过高压流体对低压流体的自动卷吸作用获得中压流体的方法来完成调压过程,减少由节流降压阀引起的压力能损失。在研究过程中,分别构建了融合“节流阀调压”、“固定式匹配器调压”以及“可调式匹配器调压”三种不同调压方式的压缩空气储能系统并进行了性能比较分析。  [结果]  研究结果表明:“固定式匹配器调压”方法与“可调式匹配器调压”方法通过压力能回收,使得首台膨胀机可做功气流总量分别增加了2%与4.1%,储能系统的能量转换效率也由节流阀调压储能系统的59.26%分别提升至59.60%与59.97%。  [结论]  性能优化后的压缩空气储能系统能够服务于新能源电能并网需求,通过储能站与新能源电能发电站形成联合体的方式,促进新能源电能的消纳。     

燃气电站天然气余压发电技术方案分析

目前,国内天然气调压站仍以节流降压方式为主,调压过程存在大量的能量损失,通过天然气余压发电系统能够实现天然气降压过程中压力能的有效回收利用,将压力能转变为高品位的电能。针对燃气电厂研究了天然气余压发电系统的设计特点,进行了余压发电性能计算和经济性分析,研究指出:余压发电系统设置前/后加热器能够有效提升系统性能和经济性;备用调压阀的串并联设置各有优劣,需要结合具体情况考虑;随着天然气进口温度的增加,膨胀机输出功率和出口温度线性增加;膨胀机输出功率随着压比的增加而增加,出口温度随着压比的增加而降低,两者在低压比时变化更为明显。综合来看,大型燃气电厂应用天然气余压发电系统具有较好的节能效果和经济性。     

利用压力匹配器提高热电厂的经济性

凝汽电厂原凝汽机组没有专用抽汽口,常采用节流和憋压的方式供热,造成了做功能力损失。利用压力匹配器,可以减少这方面的损失,提高供热的经济性。本文给出了节流和憋压造成做功能力(可用能)损失的计算方法,用压力匹配器对330MW机组进行了改造,并分析了供热系统的节能效益。     

BEST系统变工况特性及控制方式研究

为分析抽汽背压式汽轮机(Backpressure Extraction Steam Turbine,BEST)回热系统的变工况工作特性及保证小汽轮机与给水泵之间的功率匹配,提出采用小发电机、节流阀、补汽阀的3种控制策略,根据汽轮机、回热加热器等主要设备的变工况过程建立BEST系统的变工况数学模型,分析各负荷下BEST和给水泵系统的功率匹配特性和回热系统抽汽参数的变化规律。研究表明:小汽轮机与给水泵的功率差值随着负荷降低先增加后降低,最大值出现在约50%负荷左右;采用小发电机调节,BEST末级排汽流量与压力近似不变;采用节流阀调节,BEST末级排汽流量与压力随负荷降低而降低;采用补汽阀调节,BEST末级排汽压力与流量随负荷降低而升高;小发电机调节方式的热经济性最佳,相对于其他两种调节方式的热耗率明显偏低,节流调节方式存在节流损失,补汽阀调节在BEST末级排汽供汽中引入了大量经过再热的抽汽,提高了抽汽过热度,降低了系统效率。     

压缩空气储能系统释能过程动态调控

压缩空气储能被认为是最具有发展前景的大规模储能技术,而压缩空气储能系统运行过程面对的是储气室压力变化以及输入/输出功率变化的复杂工况.针对压缩空气储能系统变工况运行需求和节流阀减压调节膨胀机入口压力存在控制精度低、压力损失大等问题,本研究提出采用阀门组合与减压容器相结合的压力控制单元来调控膨胀机入口压力、满足输出功率需求,并建立了集成压力控制单元的10 MW蓄热式压缩空气储能系统热力学模型.在此基础上,研究了储释能过程压力、温度、质量流量、功率等关键参数随时间的变化规律,揭示了阀门组合与减压容器相结合的压力控制单元调控膨胀机入口压力的机理与效果.压力控制单元与节流减压方式相比,释能过程的总?损失减小1.56×108 J,储能效率提高0.24％,储能密度提高0.04 MJ/m3.结果表明,本研究所提出的压力控制单元可以平滑地调控膨胀机入口压力,对保障压缩空气储能系统稳定高效运行,提高系统综合性能具有重要的作用.     

国Ⅴ天然气发动机增压器匹配试验研究

以一台2.9 L排量柴油机改装成的天然气发动机为载体,在发动机性能试验台架上,对比研究了不同涡轮增压调节执行器的开启压力对发动机性能的影响。试验以发动机的外特性工况作为参考依据,通过台架设置保证试验过程的功率和扭矩与外特性工况尽量一致,再分析试验结果。试验结果显示:试验匹配的增压器能够满足发动机的外特性需求,并且增压器旁通阀具有足够的旁通能力,但旁通阀系统需要优化,以满足低速段的大扭矩的要求和高速段高旁通的要求;匹配的增压器使三元催化器的工作温度达到400~700℃,能够满足后处理应用要求。     

储能过程设计参数对压缩空气储能系统性能影响研究

本文针对蓄热式压缩空气储能系统建立数学模型,利用MATLAB调用REFPROP软件获取不同状态下空气物性参数,进行总体计算程序开发,在储能系统输出功率为100 MW、膨胀机进口前压力及膨胀级数被固定的前提下,分析了压缩机不同总压比和级数对系统性能的影响。结果表明:对于固定压缩机级数,随着总压比的增加,储能系统效率降低,系统热能利用率降低,节流损失增加,系统热力学性能下降,而储释能工质质量流量降低,储气密度增加,体积减小;对于固定压缩机总压比,随着级数增加,储能系统效率降低,系统热能利用率降低,节流损失基本保持不变。     

补汽调节阀技术在百万千瓦全周进汽汽轮机中的应用

全周进汽的运行模式可提高百万千瓦超超临界汽轮机的经济性及安全可靠性。环保及节燃料消耗要求进一步提高所有运行工况的效率。本文介绍一种补汽阀技术,即在原两个主调节阀基础上再增加一个附加的补汽调节阀,可提高额定负荷工况的进汽压力,并使机组在没有节流损失条件下具备快速的调频能力。补汽阀是一项提高机组调频灵活性、提高效率和可靠性的成熟技术。本文还详细介绍了补汽阀的特点,提供了补汽阀的经济分析数据。     

天然气压力能回收的热力学分析与研究趋势

目前,对于天然气长输管线在门站节流降压过程中,压力能发电等机械功利用的研究比较少,缺乏系统解决方案。文章分析了透平膨胀过程中火用降的构成,从热力学第二定律角度,对管输天然气做功能力,做了理论分析和定量计算,得出了温度火用、压力火用、化学火用的计算方法和透平膨胀输出轴功极限能力的评价因子。结合天然气压力能利用的未来要求,从机电一体化角度,提出了该领域基于总能系统理论的多学科的研究思路。     

600MW汽轮机组主调汽门系统运行工况的分析

针对某电厂600MW机组主汽阀和调节阀组系统压力损失偏大的问题,对该阀组系统进行数值计算,计算结果发现该阀组系统的调节阀阀座和阀碟之间出现了明显的节流现象,调节阀开度在100%时汽流速度达到了180m s,在81%开度时达到了200m s,明显高于允许范围。计算结果的流场还表明:从气动力设计来说,调门的流道设计不尽合理,调门不存在实际意义上的喉部,这是该阀组系统损失偏大的主要原因之一。阀组损失偏大的另一个主要原因是采用通流面积过小的滤网。如果能将阀组系统进行适当的改造,可使机组的热耗下降,产生巨大的经济效益。图4表3     

提升阀开启过程内部动态特性研究

针对电站锅炉蒸汽吹灰器低能耗高效率的要求,对吹灰器提升阀的工作原理及开启过程的动态特性进行理论分析及仿真研究。基于Immersed solid(浸入实体)方法,建立提升阀内部流体域及浸入实体域模型,运用ANSYS CFX(有限元分析)软件对提升阀模型进行了开启过程的动态仿真模拟,获得了阀门内部湍动能及流速分布等流场信息。研究表明:当入口压力由2 MPa增大至10 MPa时,阀门流量增加了61.5%;阀座与调压盘环缝出口处的湍动能和流速分别增加了68.8%和63.5%。     

多级回热式跨临界压缩二氧化碳储能系统热力性能分析

为解决压缩空气储能系统储能密度和效率低的问题,建立了基于地下储气室的多级回热式跨临界压缩二氧化碳储能系统(Compress Carbon Dioxide Energy storage,TC-CCES)热力学模型及■分析模型,采用二氧化碳代替空气作为存储介质,对系统进行热力学性能分析和敏感性分析。结果表明:TC-CCES的储能密度达到57.29 kW·h/m~3,是先进绝热压缩空气储能系统(Advanced adiabatic CAES,AA-CAES)的2～25倍,储能效率和■效率分别为58.41%和67.89%,均高于AA-CAES;在TC-CCES中,储能过程的压缩机级间冷却器、释能过程的膨胀再热器以及回热系统中热泵■损失较大,通过提高系统储能压力、释能压力以及降低系统低压储气室入口压力,可以提高系统的储能效率和■效率。     

蒸汽减压损失和回收及换热网络优化的研究

本文以大型石油化工企业引进的聚酯纤维纺丝装置为实例，研究用热泵供热代替蒸汽节流减压，回收蒸汽在减压过程中的火用损失，用专门研制的热力单元进行模块优化组合，建立由热泵、高效闪蒸、调压、疏水等组成的热泵供热系统替代常规的传统的热力系统，建立优化的用热网络，将低品位的蒸汽增压后再供给工艺生产使用。     

变频调速在离心泵上的应用

变频调速在离心泵上的应用沈阳市辽中化工总厂任东油水泵在实际运行中普遍存在着匹配不合理及在调节流量、压力过程中大量的节流损失等，造成严重的能源浪费现象。在生产中，随着管网压力等工况的变化，需要经常调节泵的压力、流量，以保持生产系统的平衡与稳定。根据离心...     

高温、高产水气井气水分离效果分析及治理

HB1井属于高温、高产水气井,由于井口温度高、产水量大,节流效应不明显,常温分离设备的工作温度偏高,难以有效分离饱和水气天然气,出站温度较高,导致外输管线积液严重,清管作业频繁,增加了操作成本。对HB1井气水分离系统存在问题进行分析,结合现场实际情况,探讨高温、高产水气井的水气分离治理措施。解决问题的关键,是分离出大部分液态水后,再进行节流,并降低分离器工作温度。可以在卧式分离器后、过滤分离器前增加一级节流,提高卧式分离器工作压力、降低下游流程压力,解决气水分离效果差的问题。卧式分离器分离出绝大部分液态水后,饱和水天然气节流效应明显,凝析出的液态水可被过滤分离器和气液聚结器分离出来。计算表明,可将出站温度控制在25℃以下,减少采出水进入输气管线,降低清管作业次数,节约生产成本。     

凝水压力控制阀的设计与数值研究

在船用凝汽式汽轮机凝水系统的设计与调试中,为防止凝水泵出现汽蚀,通常需要对凝水系统压力进行调整。为实现凝水系统压力的在线便捷调节,稳定凝水泵出口扬程及流量,设计了凝水压力控制阀。该阀采用二级节流的结构形式,可通过调整阀开度改变节流效果。通过公式计算得到了不同开度下凝水压力控制阀的调节性能,根据计算结果,控制阀满足设计要求。采用CFD流体计算软件对凝水压力控制阀进行三维数值模拟,验证计算的准确性。     

压力匹配器在大型凝汽机组改造成供热机组中的应用

介绍了南通天生港电厂发电有限公司采用新型专利设备——可调式多喷嘴蒸汽压力匹配器于2008年对2台纯凝汽式330MW机组进行的系统改造实例。改造后330MWX2机组运行达到了设计需求，替代了3个小热电厂的发电供热，社会效益和经济效益显著。     

配汽机构对汽轮机组经济性的影响及优化研究

分析了配汽机构节流损失影响汽轮机组经济性的机理,指出节流损失导致汽轮机理想焓降的降低、做功能力下降。组成配汽机构的各个部件,包括主汽门、调节汽门、滤网、预启阀等,与节流损失的形成均有关系,部件的特性和配汽方式也会影响汽轮机配汽机构的节流损失。分析了节流损失产生原因,并提出了减少损失的技术路线。     

一种新型压缩空气储能系统的理论分析

根据中国西部干旱、缺水、高风沙和限制使用天然气的地区特点,提出了一种压缩空气储能的技术方案,并对其储能过程和发电过程进行了热力学分析,重点分析了压缩过程指数、最高储气压力和透平进气温度对系统能量转换效率的影响规律。研究结果表明:(1)系统电耗随多变指数的升高基本保持不变,能量效率都随多变指数的升高而增加,而热耗随多变指数的升高而大幅减小。(2)系统电耗和热耗都随压缩空气储能系统高压储气室内压力的变大而增加,而系统的能量效率随压缩空气储能系统高压储气室内压力变大而减小。(3)系统电耗和热耗都随高压气体透平进气温度的升高而下降,而系统的能量效率随高压气体透平进气温度的升高而升高。该研究对在中国开展和大规模推广应用压缩空气储能技术具有一定的参考价值。     

蒸汽品位的分析与合理使用

蒸汽品位的分析与合理使用河北唐山碱厂张峻峪，王秉钧在许多企业望，都是用１．３ＭＰａ压力的锅炉生产饱和汽，经节流降压到０．３～０．４ＭＰａ供生产作用。据化工热力学有关方程，节流降压焓值损失可以忽略，但从作功本领来看，能量的品位却降低了１０％～２０％。这...