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-CO_2),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-CO_2/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。     

一种超临界二氧化碳布雷顿循环

为提高布雷顿循环热效率,在现有超临界二氧化碳布雷顿循环的基础上,提出一种基于回热技术的分级压缩与分级膨胀相结合的再压缩布雷顿循环方案,运用热力学计算软件EES对该循环参数进行热力学分析。结果表明,当分流系数约为0.47,透平入口温度为950 K,透平入口压力为29.0 MPa时,循环热效率为59%。当透平入口温度一定,分流系数在0.47～0.48时,循环热效率最高。在透平入口压力从20.0往29.0 MPa升高的过程中,最佳分流系数从0.39逐渐增加到0.47。在回热度从0.5增长到0.6的过程中,最佳分流系数从0.47增长到0.50。     

氢燃联合循环中两种回热网络的优化与比较

氢气－燃气透平联合循环中燃气透平排气的热容大于压缩空气的热容,且远大于氢气的热容。先将燃气透平的排气分流成二股并分别预热空气和氢气,再合流并加热温氢的回热网络,与燃气透平的先预热压缩空气、再热预氢的回热网络比较,有效地提高了气透平的进气温度,从而增大了联合循环的比输出功,提高了联合循环的热效率和降低了燃料氢的耗量。本文用过程能量组合方法对两回热网络进行了优化分析,并定量比较了采用两种优化后的回热网     

考虑透平冷却的再热燃气轮机联合循环热力性能参数影响

燃气轮机再热被认为可以提高效率和比功。本文基于准一维透平连续膨胀冷却模型和底循环简明估算模型对再热燃气轮机联合循环进行热力性能研究,以GT-26燃气轮机为基准分析了循环总压比、燃烧室出口温度、再热压力等关键参数对联合循环热力性能的影响特性,并与无再热燃气轮机的联合循环性能进行了比较。研究表明：不同燃烧室出口温度下的再热燃气轮机联合循环效率最大值对应的循环总压比相差不大;不同燃烧室出口温度和循环总压比下,联合循环效率对应的最佳高压透平膨胀比不同。当燃烧室出口温度为1 683 K时,在各自的效率最佳压比下,再热燃气轮机联合循环比无再热燃气轮机的联合循环效率提高了1.34个百分点,同时比功提高了33.2%。     

运行条件对蒸汽—燃气联合循环装置指标的影响

在科技参考文献[1、2]中,通常对蒸汽-燃气联合循环装置引用正计算的指标.然而,在运行条件下实际能够达到的蒸汽-燃气联合装置的指标与它们的正计算值有本质的差别.根据参考文献[2]中的数据,在透平前的燃气温度为1092℃,蒸汽轮机前的蒸汽参数为5.4MPa,500℃下,世界上最大功率最经济的日本东新泻工业港火力发电站蒸汽-燃气联合循环电站的效率达46.5%.尽管燃气温度继续升高到1154℃,蒸汽压力上升到6.4MPa,与正计算值比较,效率的保证值下降比性能较好的蒸汽动力装     

再压缩式超临界二氧化碳布雷顿循环的特性研究

为研究再压缩式S-CO_2布雷顿循环的性能,建立了该循环的分析模型,分析了主压缩机入口温度和压力、透平入口温度和压力、设备效率等对循环效率的影响,并阐述了其影响机理,对再压缩式S-CO_2布雷顿循环的最佳工况点进行了优化设计。结果表明:循环效率随透平入口温度和压力的提高而单调增大,随主压缩机入口温度的提高而单调减小;主压缩机存在一个使循环效率达到最高的最佳入口压力;循环效率与循环中各设备的效率有关,其中透平的等熵效率和高温回热器的传热效率对循环效率的影响最明显。     

低温过热有机朗肯循环工质筛选及参数优化

以低温烟气余热驱动的内回热有机朗肯(organic Rankine cycles,ORC)系统为例,分析系统净输出功、透平膨胀比、热效率、热回收率、损失、效率以及比净功等热力性能评价指标随蒸发温度和过热度的变化规律,确定系统最佳工质及最优蒸发温度和过热度。提出用预热系数、潜热系数、过热系数与内回热系数解释系统热效率随工质临界温度变化的原因。研究结果表明:随蒸发温度升高,系统净输出功先增大后减小,热回收率和总损减小,透平膨胀比、热效率和效率增大。适当过热对于ORC系统十分重要,不仅能降低透平膨胀比,提高系统运行稳定性,还可减小系统总损,提高系统效率,增大工质比净功。经对比发现,丁烷为适合该文所选热源的最佳工质,在蒸发温度为100℃、过热度为5℃工况下能取得最佳热力性能。     

回热型SCO2循环基本性能分析与优化

考虑有限温差传热、不可逆压缩过程和不可逆膨胀过程等不可逆因素,应用有限时间热力学理论建立了变温热源条件下的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型。首先,分析了工质质量流率、压比、透平效率和压缩机效率对循环净输出功率、热效率和循环最高温度的影响;然后,在总热导率一定的条件下分别以输出功率最大和热效率最大为目标,对加热器、冷却器和回热器热导率分配比进行优化。结果表明：回热型S-CO₂布雷顿循环功率-效率特性曲线呈过原点的扭叶型,存在相应的压比使得输出净功率与热效率分别达到最大;相比于初始设计参数计算的循环性能,优化后循环净输出功率可提高27.3%,最大比功可提高46.9%,最大热效率可提高17.78%。     

一级高温回热式氨水循环发电系统性能研究

利用一级高温回热式氨水循环发电系统回收柴油机排气余热,以系统热效率作为优化目标,分析蒸发温度、蒸发压力及氨水基液浓度等对氨水循环系统性能的影响.结果表明:保持基液浓度不变,在各蒸发压力下,随着蒸发温度的逐渐升高,透平输出功率先升高,后降低,系统热效率基本呈现先上升后降低的趋势;相同氨水基液浓度下,各蒸发温度下,随着蒸发压力的增大,透平输出功率增大,系统热效率的变化不是单调的,应根据具体情况具体分析;在定蒸发温度和蒸发压力条件下,随着氨水基液浓度的增大,透平输出功率随之降低,系统热效率也随之降低,基本与透平输出功率的变化趋势一致.最优运行工况为氨水基液浓度32％、蒸发压力2.3 MPa、蒸发温度180℃时,系统热效率达到最高值13.34％.     

基于运行数据的IGCC电站燃气轮机性能分析

基于现场数据,对天津IGCC(整体煤气化联合循环)中燃气轮机建立数学模型,分析环境温度,燃料热值,透平出口温度等因素对燃气轮机性能的影响。结果表明:环境温度降低时,机组热效率迅速增大,透平进口燃气温度上升,第一级静叶表面温度迅速减小,透平冷却效果良好。压气机压比迅速减小,IGV(可调导叶)开度对环境温度变化敏感,变化幅度大。合成气热值降低时,机组热效率稳定,透平进口燃气温度与透平叶片表面温度稳定。压气机可以通过较小的IGV开度变化保证在合成气热值大幅度变化时压比保持稳定,防止喘振。透平出口温度设定值逐渐增大,透平进口燃气温度随之上升。透平第一级静叶表面温度升高,透平冷却效果恶化。过低的透平出口温度会降低机组热效率。此时IGV可以保证压气机压比与空气质量流量的变化。