高效率的新型动力循环

沸点不同的混合工质在吸热蒸发过程中是变温过程,这可以大大降低换热过程的不可逆损失.本文利用这一特点,介绍了应用氨-水混合物作为工质的新型热力循环,包括作为联合循环底层循环的Kalina循环和应用低温热源的电冷联产循环,并对这种循环的热经济性进行了分析,结果表明应用混合工质的热力循环会得到更高的循环效率.     

地热源非共沸工质有机朗肯循环发电性能分析

建立有机朗肯循环热力学模型和蒸发器传热模型;基于工质的实验经验状态方程,利用REFPROP 8.0软件获得非共沸工质物性;以获得最佳的凝汽器温度匹配为原则选择工质。采用种温度的地热能,在给定的蒸发器和凝汽器夹点温差下,分析了采用组分比例为0.64：0.36的R600a/R601非共沸工质的有机朗肯循环发电系统的特性,并与R601纯工质发电循环进行了比较。结果表明：以对外输出功为目标函数的利用地热的中低温有机朗肯循环发电系统中不宜加入回热器;对于蒸发器热源进出口温差较小的工况,如热源来自水蒸气凝结放热,采用混合工质的循环的性能不如纯工质的;有机朗肯循环采用混合工质时其最大对外输出功要高于纯工质的,且热源温度越低时,这种优势越明显。     

梯级换热有机朗肯循环发电系统热力性能分析

为了充分提高低品位热源回收利用率,降低热源排放温度,本文提出了一种基于有机朗肯循环(ORC)的梯级换热发电系统。系统以地热水为热源,以循环净功率为目标函数,根据热力学第一、第二定律,采用MATLAB软件调用REFPROP编制计算程序进行参数优化,以非共沸混合物作为循环工质对系统进行热力性能分析,并与基本ORC发电系统性能进行比较。结果表明:在最优工况下,基于ORC梯级换热发电系统可有效减小工质与热源在换热过程中的平均换热温差,减少换热不可逆损失,并降低了热源排放温度,提高了热源使用率;在所选工质中,基于ORC梯级换热发电系统热力性能均优于基本ORC发电系统,循环净功率和?效率最大可提高16.07%;选择R601/R236ea为工质时,基于ORC梯级换热发电系统性能最佳。     

混合工质与纯工质在有机朗肯循环系统中输出功及效率的分析对比

为了比较混合工质与纯工质在有机朗肯循环(ORC)中各自输出功及效率,采用Visual Basic软件建立纯工质工作时和混合工质工作的模拟程序,比较二元非共沸混合工质R152a/R245fa在不同混合比例的情况下与组成该混合物的纯工质R152a和R245fa性能的差异,得出混合工质的最优配比,用以提高循环的热力学效率。结果表明:不同比例的混合工质对循环的影响不同,但普遍高于纯工质,对循环效率有提高作用。     

槽式太阳能腔体式吸热器热力性能分析

详述了适用于槽式太阳能中低温有机朗肯循环热发电系统的腔体式吸热器的结构形式和聚光原理;并应用TRACEPRO软件对该吸热器的光学特性进行了分析,证实了该吸热器能够可靠地接收太阳辐射;建立了该吸热器的二维稳态传热计算模型;选用R123作为工质,系统地分析了其在超临界工况下的辐照强度、工作压力、工质流量、环境风速以及保温层厚度等参数对热吸热器热力性能的影响规律。结果表明:吸热器在超临界工况下工作时,适当增加工质流量可以增大其吸热量并保证其安全稳定运行;增加入口压力会增加设备成本,并且不能提高吸热器的性能;合理的保温层厚度可以有效减少热损,使吸热器性能得到改善。研究结果可为设计和搭建腔体式吸热器实验台提供理论参考。     

基于吉布斯自由能变的非共沸混合工质有机朗肯循环热力性能分析

吉布斯自由能变(ΔG)可以度量系统对外界所做的最大非膨胀功,为研究非共沸有机朗肯循环热力性能与确定最佳混合工质组分比提供判据。文中将ΔG引入有机朗肯循环一般性热力学模型,推导出功、热量与ΔG的关系式。采用R245fa/R227ea非共沸混合工质,利用Aspen Plus软件模拟计算每个热力过程的ΔG,度量非共沸混合工质的做功能力,确定最佳混合工质组分比,并可算出循环过程中吸热量、净输出功等值。模拟结果对比分析得出:利用推导的ΔG公式计算出的功、热效率等变化规律与参考文献一致,计算误差在允许范围内。吸热过程的ΔG_e最大值可作为确定最大热效率的非共沸混合工质组分比的依据;膨胀过程的ΔG_t最大值可作为筛选出最大输出功的非共沸混合工质组分比的依据。ΔG_e在R245fa质量分数为0.589时最大,此时获得最大热效率为7.514%;ΔG_t在R245fa质量分数为0.493时最大,此时获得最大净输出功为4.176 kW。     

基于喷射器的有机闪蒸循环系统?分析

喷射式有机闪蒸循环（喷射式OFC）可与中低温热源进行有效匹配，且能够避免传统有机闪蒸循环中低压节流阀的?损。为探明喷射式OFC系统的?损情况，构建了100~200 ℃地热水驱动的喷射式有机闪蒸循环?分析模型，选取R601、R600a、R123、R1234ze和R1234yf作为循环工质，分析了系统吸热过程?损、内部?效率、外部?效率以及各部件?损占比随地热水进口温度的变化情况。结果表明:临界温度越高的工质，所对应的系统内部?效率越高；且工质存在一个特征温度，当地热水进口温度等于工质特征温度时，系统吸热过程?损最小；系统内部以及外部?效率最大；此外，冷凝器?损占比为23.0%~28.7%，是系统中?损占比最大的部件，因此降低冷凝器?损是提高系统性能的一个重要途径。     

分布式小型有机朗肯循环运行特性实验

针对分布式能源系统中可利用热源的温度和流量频繁波动的特点,测试了kW级有机朗肯循环原型机组在110~150 ℃波动热源下的运行性能和以工质流量与膨胀机转速为控制变量的多工况运行能力。结果表明,通过调节工质流量可以在相对平稳的热效率下实现对机组输出功率的有效控制。机组输出功率随热源温度变化剧烈,但随热源流量变化规律不一:小工质流量下,换热面积冗余较多,热源流量的变化对机组性能的影响可以忽略;随着工质流量的提高,热源流量的影响逐渐凸显,表现为机组性能随工质流量下降而明显降低。机组在热源温度150 ℃下获得最大输出功约4 kW,最大热效率6.0%。     

液态排渣炉的熄火原因及防止措施

在固态排渣锅炉的燃烧室中,气粉混合物的着火热源主要是气粉流同高温烟气的混合;在液态排渣锅炉的燃烧室中,气粉混合物的着火热源除了同高温烟气混合外,因熔渣段炉壁上的熔渣和渣池内的熔渣的辐射热都是强     

大型燃煤电站机炉耦合热集成系统

针对传统电站机炉两侧在热质传递过程中均存在的"能级不匹配"现象。文中提出一种新型机炉耦合热集成系统,该系统基于炉侧空气吸热过程、汽轮机回热过程的能量品位变化规律,提出将炉侧与汽机侧的吸热和放热过程充分交叉融合,通过机炉之间烟气、蒸汽、给水和空气等多工质传热过程间的充分集成,更好地实现空气预热过程和回热加热过程的能量梯级利用。结合某典型1 000 MW超超临界燃煤机组的实际运行数据,分析了新型热集成系统的传热特性和节能收益。结果表明:新型热集成系统可使机组供电煤耗降低4.02 g/(kW-h),年节煤收益达1 525.49万元,系统节能效益显著。     

闪蒸技术在余热发电中的应用

介绍一种的适用于中低温烟气余热发电的新技术,即蒸汽/热水闪蒸复合发电技术。该技术将低品位热源充分用于发电,具有节能、环保、低成本和便于运行维护等特点,可以广泛应用于联合循环和水泥窑等行业的余热利用。     

A Thermodynamic Analysis of a New Cycle for Adsorption Heat Pump “Heat from Cold”: Effect of the Working Pair on Cycle Efficiency

A thermodynamic analysis was carried out for a new “Heat from Cold” (HeCol) adsorption cycle for transformation of the ambient heat using the following working pairs: activated carbon ASM-35.4–methanol or composite sorbent LiCl/silica gel–methanol. Unlike the conventional cycle of an adsorption thermal engine where the adsorbent is regenerated at a constant pressure by its heating up to 80–150°C, the adsorbent in the HeCol cycle is regenerated by depressurization, which is performed due to a low ambient temperature. The balances of energy and entropy are calculated at each cycle stage and each element of the transformer under conditions of ideal heat transfer. The performance of the cycle for both pairs is compared. The threshold ambient temperature above which useful heat is not produced has been determined. The threshold values depend only on the absorption potential of methanol. It is demonstrated that useful heat with a high temperature potential of approximately 40°C can be obtained from a natural source of low-potential heat (such as a river, lake, or sea) only at a sufficiently low ambient temperature. The cycle with the composite sorbent LiCl/silica gel–methanol yielded much more useful heat than the cycle with the activated carbon ASM-35.4–methanol due to the features of the characteristic curve for methanol vapor adsorption on the composite sorbent. The amount of useful heat increases with decreasing ambient temperature and increasing temperature of the natural low-temperature heat source. The examined cycle can be used for upgrading the ambient heat temperature potential in countries with a cold climate.     

利用LNG冷火用与工业余热的闭式Brayton循环热力分析

LNG(液化天然气)在世界上已广泛应用,我国也已决定引进。由于LNG的供应状态温度很低,应该尽可能利用其冷火用出功以提高能源利用水平。为此该文建议一种可能的热力循环:LNG在超临界状态作为闭式Brayton 循环的冷源,而以工业余热作为Brayton 循环的热源,并对此循环进行了详细的热力分析。分析结果表明,在此新情况(横跨 环境温度线上下的正热机循环)下,该循环的实用主要自变数与常用的Brayton 循环不同,比后者多了两个。并对不同自变数取为常数下的性能表达作了比较,最后建议应以循环最高温度与换热器节点温差为常数进行分析计算,可以得出较为明确且实用的性能表达。文中最后还指出了对此工作继续发展的方向。     

燃气-蒸汽联合循环进气冷却系统技术经济分析

燃气-蒸汽联合循环机组燃气轮机输出功率受环境气温影响明显,对进口空气(进气)进行冷却,可提高输出功率。介绍了一种两种工况交替运行的燃气轮机进气冷却系统:在进气温度高、投用进气冷却工况时,能有效增加燃气轮机输出功率;在进气温度低、投用低压加热器工况时,通过回收烟气余热,增加余热锅炉蒸汽蒸发量,提高汽轮机功率,实现烟气余热的全年回收利用。技术经济分析和初步运行结果表明,该进气冷却系统具有显著的经济效益。     

利用吸收式热泵回收电厂循环水余热的方案研究

在电厂的生产过程中,汽轮机排汽会产生大量的低温余热,这些余热伴随循环水被带到冷却塔进行冷却,造成了大量余热的浪费,同时也造成了一定量的汽水损失.吸收式热泵具有回收低温热量的特点,可以对这些余热加以吸收利用.以某300 MW热电机组为例,对利用吸收式热泵回收这些低温余热进行了可行性分析,认为吸收式热泵能够回收电厂循环水的余热,同时减少污染物的排放,具有显著的经济、社会与环境效益.     

Design and Performance of a High-Efficiency Commercial

A gas-fired commercial water heater has been developed which achieves a steady-state efficiency of over 95 percent and can obtain overall service efficiencies above 90 percent in many applications. These high levels of efficiency are obtained by operating in the condensing mode over a substantial portion of the duty cycle. The use of a power burner and a coil-type heat exchanger results in a compact configuration which produces both high efficiency and low emissions. The design, operating principles, and performance characteristics of the water heater are described.     

单工质低温余热发电循环性能分析

为了提高能源利用的高效性和经济性,推进有机朗肯循环系统在低温余热发电领域的应用。通过建立热力学模型,并用Matlab软件进行编程,调用NIST Refprop数据库,选取六氟丙烷作为循环工质,模拟分析有机朗肯循环系统各方面性能。在采用循环输出功率、㶲效率和热效率等热力学指标研究系统热力性能的基础上,分别采用换热面积和CO₂年减排量作为评价系统经济性能和环保性能的指标。研究结果表明：单变量时,在冷凝压力为150 kPa时能保证系统性能达到最佳。多变量时,热源温度提高会使经济性能大幅度降低,而系统的热力性能和环保性能有所提高,综合考虑可取热源温度为155 ℃~185 ℃;当系统各性能分别保证最佳时,蒸发压力随热源温度呈现不同形式的变化,但始终不超过3350 kPa。     

Application of Condensing Heat Utilizers at Heat-Power Engineering Objects (Review)

Increasing the efficiency of fuel use in the production of electricity and heat can be achieved by carrying out activities aimed at modernizing existing power plants. Such highly effective measures include equipping boilers with a condensing heat utilizer (CHU) that allows the use of low-potential heat of outgoing flue gases. When the flue gases are cooled in CHU below the dew point temperature of the water vapor contained therein, up to 12–15% of the heat recovery can be obtained, which can be used to heat the return-network water in the heat network. It is most effective to use CHU in boilers burning natural gas and biofuel whose combustion products contain a large amount of water vapor. The temperature of the return-network water has a great influence on the efficiency of the CHU use. Three characteristic ranges of utilization efficiency of low-potential heat, which depends on the temperature of the reverse network water, are selected. Various solutions are given that allow ensuring a high degree of utilization in CHU of the heat released during condensation of water vapor contained in the combustion products at the temperature of the reverse-network water close to the dew-point temperature. Examples of the successful application of CHU of various brands at power plants in the Nordic countries, namely Sweden, Denmark, Latvia, and Estonia, that have similar climatic conditions with Russia and similar district heating systems are considered. CHU with preheating and humidification of air supplied to the boiler for combustion, which will not only effectively utilize low-potential heat but also significantly reduce emissions of nitrogen oxides into the atmosphere, are also considered.     

蒸汽动力循环耦合正、逆制冷循环的电站空冷系统

文中提出一种电站汽轮机凝汽器新型间接空冷系统,它通过特制的双相变换热器将蒸气压缩制冷循环及与其并联的逆制冷循环和蒸汽动力循环串接耦合,以使系统能根据环境温度的高低,分别利用正、逆制冷循环的相互切换和制冷设备运行参数的调整将蒸汽动力循环的平均放热温度降低到和水冷系统的相近或更低,从而使该系统既节水又低耗：而且还可增强空冷系统的环境适应能力：高环境温度时段能满发,低环境温度时段无冻害。文中介绍了该系统的组成和工作原理,预测了系统的主要效果,进行了粗略的经济、社会效益估计,指出了有待进一步深入研究的问题。分析得出结论：新空冷系统的原理可信,技术可行,效果显著。