超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学分析

为了对超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力学进行分析,首先构建了分流再压缩和一次再热耦合的超临界二氧化碳布雷顿循环系统主要关键部件的数学分析模型,并基于Matlab软件进行计算分析。分别讨论了系统主要关键参数对系统循环效率的影响。从仿真结果可以看出存在最佳的分流系数,最优的压缩机入口温度、压力和再热压力,使得循环系统具有较高的循环效率。最后为能够全面地反映系统综合性能,引入了遗传算法作为优化分析方法,研究多参数对系统循环效率的综合影响,得到最高效率点的最优关键参数。     

超临界二氧化碳布雷顿循环研究进展

超临界二氧化碳布雷顿循环的循环效率高(可达50％)、系统结构紧凑、压缩耗功少、降本潜力大,可与化石能源、核能和太阳能等多种形式热源相结合,应用前景广阔.从关键部件和循环系统的角度综述了国内外超临界二氧化碳布雷顿循环在热源设备、动力设备、回热设备、冷却设备以及设计优化等方面的研究进展,分析了超临界二氧化碳关键部件的实验测...     

超临界二氧化碳布雷顿/有机朗肯循环联合系统的热力学特性

针对再压缩式超临界二氧化碳布雷顿发电循环（S-CO₂）,将有机朗肯循环（ORC）作为底循环用于回收系统余热,建立了S-CO₂/ORC联合循环。采用Aspen Plus建立分析模型,根据顶循环余热温度范围和安全环保要求,选取R245fa作为ORC系统工质,分析透平进口温度、透平进口压力及分流比对循环效率的影响,并通过分析耗能设备的功率变化找到影响系统效率变化的因素。结果表明:通过顶循环低温余热的回收利用,系统热效率提高4%以上;增大透平进口温度可提高顶循环的热效率,但对底循环热效率的影响较小;随着顶循环透平进口压力的增大,顶循环热效率增加而底循环热效率下降;在透平入口温度680℃、入口压力280 MPa的条件下,存在最优的再压缩循环分流比0.66使得联合循环热效率最高;使用ORC底循环回收顶循环余热,最高可以将系统热效率从50.3%提高到53.7%,联合系统可以获得6.7%的效率提升。     

超临界工质布雷顿循环热力学分析

  [目的]  N₂O、C₂H₆、SF₆用于制冷剂或朗肯循环的工质,这些工质的临界点和物性特征使其具有作为超临界布雷顿循环工质的潜力。  [方法]  采用自行开发的MATLAB程序并调用美国国家标准与技术研究所(NIST)发布的REFPROP物性数据库,对超临界N₂O(S-N₂O)、超临界C₂H₆(S-C₂H₆)、超临界SF₆(S-SF₆)布雷顿循环进行热力学分析,并与超临界CO₂(S-CO₂)布雷顿循环进行对比。选择再压缩循环方式,分别计算得到了透平入口温度为300～550 ℃、压力为15～25 MPa,预冷器出口温度为32 ℃和47 ℃的各种工况。  [结果]  热效率计算表明:S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆再压缩循环均表现较高的热效率,且比相对应的S-CO₂再压缩循环的热效率高,再压缩循环热效率总是随着透平入口温度的提高而提高,但提高压力不一定总是提高循环热效率,提高预冷器出口温度导致循环热效率显著下降。流量计算表明,S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环的总质量流量和透平入口体积流量均远高于同等参数条件的蒸汽朗肯循环,但这四种超临界工质循环的透平出口体积流量相近。  [结论]  S-N₂O、S-C₂H₆、S-SF₆、S-CO₂循环均有潜在应用价值。     

超临界二氧化碳布雷顿循环在能源领域的应用

超临界二氧化碳布雷顿循环在能源领域的应用已经成为热门话题.依据超临界CO2布雷顿循环的基本原理,对其在不同能源领域应用的循环效率与传统的蒸汽工质进行比较.在火电领域应用效率提高较少,约2％～4％,但是建造成本也高出5％～8％;核电领域效率提升最明显,可以达到12％左右,应用前景最好;在太阳能发电领域中,虽然循环效率可以...     

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术进展

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术具有高效、清洁、结构紧凑等优点,是一种极具发展前景的新型发电循环。介绍了超临界二氧化碳布雷顿循环的特点、发展历史和国内外实验及示范项目,并探讨了5个核心研究方向的进展。     

超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环系统动态特性研究

超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环因其环保性与高热电转换效率而被视为核能发电未来发展的重要方向。借助Simulink软件平台,建立了S-CO₂再压缩布雷顿循环闭环动态仿真系统,通过模拟结果与Sandia实验数据的比较,验证了系统模型的有效性。研究搭建的超临界CO₂再压缩布雷顿循环系统在稳态设计点条件下的预测热效率为31.85%,此外,还获得了热源功率和流量扰动条件下系统热力学参数的响应特征,发现热源功率的变化促使系统效率单调提升或降低,而改变系统流量未呈现类似变化趋势;扰动施加过程中,循环系统的参数对热源功率的变化非常敏感,热源功率减小15.00%,循环效率从31.85%降低到22.00%。最终基于仿真结果,获得多参量耦合关联下的变化规律与调控策略,可为S-CO₂再压缩布雷顿工程应用奠定基础。     

超临界二氧化碳循环应用于火力发电的研究现状

超临界二氧化碳动力循环(sCO₂循环)系统简单、结构紧凑、效率高,可与采用化石燃料燃烧方式的热源结合,形成先进的火力发电系统。sCO₂循环有间接加热和直燃加热两种方式,前者可采用燃煤锅炉间接加热获得热能,后者可采用燃气直接燃烧获得热能。基于对当前国内外的研究现状的文献调研,可以得出结论:sCO₂循环可应用于火力发电,并有望开发大型的清洁、高效火力发电系统,突破传统火力发电技术发展瓶颈。     

超临界二氧化碳再压缩再热火力发电系统关键参数的研究

针对含分流再压缩和一次再热的超临界二氧化碳布雷顿循环火力发电系统,建立了其数学模型,并用Fortran语言编制了计算程序.通过详细计算,深入分析了分流系数、主压缩机出口压力、主压缩机入口压力、透平入口温度等关键参数对循环效率的影响.结果表明:随着一次工质温度或二次工质温度的升高,循环效率线性升高;但由于超临界二氧化碳物性的特点以及高、低温回热器最小换热温差的约束,主压缩机出、入口压力和分流系数等参数对循环效率的影响均非单调变化,这与传统的蒸汽朗肯动力循环完全不同;超临界二氧化碳动力循环系统存在最优的压缩机出、入口压力和分流系数的耦合关系,使得该系统的循环效率最高.     

一种新型回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环

相对于已有的高温工质进入回热器回热后再进入底循环做功的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型,本文提出了一种新型的高温工质在底循环做功后再进入回热器回热的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型。对两种回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环进行了第一定律性能分析与优化,得出了两种联合循环的最优热效率和最优比功的表达式,比较了两种联合循环的热效率及比功特性,并分析了回热器有效度对两种联合循环最优热效率和最优比功的影响。分析表明,增加回热器后能提高两种联合循环的热效率,与已有的联合循环相比,新型联合循环能在其顶循环压气机压比较小的情况下获得较大的热效率和比功。     

超临界二氧化碳循环热电联产系统初步研究

超临界二氧化碳闭式循环(sCO₂循环)是新型的闭式循环系统,具有效率高、系统简单、运行灵活、维护方便等优点。结合分布式发电系统的要求,对sCO₂循环热电联产系统的适用性进行了研究。通过对传统的闭式循环相关文献的研究以及对sCO₂循环的分析,发现小容量的sCO₂循环发电系统保持了传统的闭式循环发电系统在控制、运行、维护等方面的优点,并且在发电效率上具有显著优势,特别是用于热电联产,能量利用率可达90%。随着系统中关键设备的技术成熟度和经济性的提高,sCO₂循环有望在未来用于分布式发电系统。     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳（T-CO₂）布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

论燃煤的增压流化床燃气-蒸汽联合循环(PFBC-CC)热效率等参数的解析解

给出了第一代PFBC－CC在不装或装设空气间冷器的两种情况下,联合循环参数（热效率、功率比、最佳压缩比等）的解析解,反映了这种联合循环的特性及其影响因素的作用。     

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。     

基于超临界二氧化碳循环的电热储能系统

超临界二氧化碳循环具有应用范围广、效率高、系统简化、设备紧凑的优点,储能是超临界二氧化碳循环潜在的应用领域之一,针对大规模电力储能发展的迫切需求,提出了基于超临界二氧化碳循环的电热储能系统的概念设计。采用铜作为相变储热材料,以超临界二氧化碳循环作为热电转换装置,建立了分流再压缩超临界二氧化碳循环和简单回热超临界二氧化碳循环模式的储能系统方案,并运用热力学方法对储能效率进行了分析。研究结果表明,基于超临界二氧化碳循环的电热储能系统储能效率有望达到60%,结合低温余热回收,可进一步提高储能效率到67%,并且此电热储能系统具有较好的经济性。因此,基于超临界二氧化碳循环的电热储能系统可用于构建大规模电力储能系统。     

超临界二氧化碳与空气联合循环效率分析

超临界二氧化碳(sCO₂)闭式循环适用于燃煤分布式发电,可采用分流再压缩循环方式,但在提高效率方面仍有不足之处。提出将sCO₂闭式循环与空气闭式循环组合成联合循环,联合循环的顶循环采用高效率的空气闭式循环。对sCO₂与空气联合循环和分流再压缩sCO₂循环发电系统的效率进行对比分析。结果表明,sCO₂与空气联合循环发电系统的效率可显著超过分流再压缩sCO₂循环,其用于分布式发电的效率可达到大型超超临界燃煤电站的水平。     

叶片前缘型线对SCO2离心压缩机类相变的影响

超临界二氧化碳布雷顿循环被认为是下一代核电和能源系统最有潜力的候选者,而离心压缩机是这个循环中最重要的部件之一。压缩机进口工况在临界点附近且位于类液态区域,这会在叶片前缘产生冷凝和类蒸发的可能。采用数值模拟的计算方法,研究了叶片前缘型线对某10MW超临界二氧化碳离心压缩机类相变的影响,进口总温为305.15K,进口总压为7.8MPa。将主叶片前缘设置成不同椭圆轴比的椭圆形前缘,椭圆轴比分别为1：1,2：1,3：1和4：1。数值计算结果表明：增大前缘的椭圆轴比可以削弱吸力峰,使低温低压区域减小,但对叶片吸力面的类蒸发现象却不能起到抑制的作用。从性能方面来看,压缩机的效率和压比都随椭圆轴比的增大而增大,在最高效率点,椭圆轴比最大的压缩机效率提升0.44%,压比提升0.011。     

基于超临界CO2循环的地热与太阳能混合系统研究

超临界CO₂循环可以耦合较低温度的地热和较高温度的太阳能热组成混合热源发电系统。相比能量分析方法,火用分析方法更便于分析混合系统对提高能量利用率的作用,以及识别造成可用能损失的设备和过程。115℃地热和200℃地热分别与采用槽式聚光集热技术的太阳能热组成混合热源,构成简单回热超临界CO₂循环。分析结果表明：混合系统的火用效率比单纯太阳能热的循环系统提高了5% ~ 10%;太阳能聚光集热器的?损失最大,占80%以上,其次是除预冷器以外的各类换热器以及透平;相比之下,压缩机和预冷器的火用损失较小。减少?损失的关键是提高太阳能聚光集热器和换热器的性能,包括提高集热管运行温度,以及提高换热器效能。