太阳能-燃煤电厂污染物减排热力系统性能分析

以N600-24.2/566/566机组为例,针对燃烧后脱碳及脱硝系统能耗高的问题,利用太阳能热作为二氧化碳吸收剂解吸热源,机组抽汽作为脱硝系统液氨蒸发器热源,提出几种不同的集成方案。对不同集成方案进行热力性能建模,得出可行性集成方案。构建可行性集成系统的平衡模型,应用该模型进行集成系统中不同组件的分析。结果表明:集成系统的全厂热效率较原系统提高1%。集成系统中,各组件的损率和损失系数比原系统有所减小;过热器的损失最大,太阳能集热场的损失次之;中压缸各级组效率较高,调节级级组和低压缸末级的效率较低;加热器的效率随抽汽压力降低而降低,高压加热器的效率均高于低压加热器。节能潜力主要集中在过热器、太阳能集热场、调节级和低压缸末级。     

槽式集热场辅助燃煤机组回热系统混合发电热性能分析

以热力学第一、第二定律为基础,对抛物面槽式集热器进行热效率和(火用)效率分析,并以LS-2典型槽式集热器热性能测试结果为依据,分析不同太阳辐照及工作温度条件下对应的（火用）效率;以此结果作为指导,对以等面积槽式太阳能集热场作为辅助热源替代燃煤发电机组不同回热抽汽集成方式的热力性能进行分析比较,得到此类集热场作为辅助热源与燃煤机组回热系统集成的最佳方案.     

基于乙醇胺碳捕集及氨法脱硝的太阳能-燃煤机组热力系统热经济性分析

针对火电机组燃烧后碳捕集解吸能耗及脱硝系统液氨蒸发器蒸汽消耗对燃煤机组热力性能影响的问题,研究醇胺法吸收CO2的机理,建立CO2解吸能耗模型;研究液氨脱硝机理,建立蒸汽消耗模型。提出以太阳能热为碳捕集系统解吸提供热源、机组抽汽为脱硝系统提供热源的一体化集成系统。基于热经济学结构理论,建立集成系统中组件的热经济学成本数学模型;研究系统中各组件成本增长的原因及燃料价格波动对组件性能的影响。研究结果表明:乙醇胺吸收剂解吸能耗为4.5 MJ/kg CO2;脱硝系统蒸汽消耗为0.25 t/h;集成系统的热效率比原系统提高1%;组件效率及组件比不可逆是影响集成系统中组件单位成本的主要因素;热经济学成本主要影响因素为比不可逆成本和设备投资成本;影响太阳能集热场热经济学成本的主要因素为太阳能集热场投资成本、比负熵成本和比不可逆成本;煤价波动对发电成本的影响较大。     

槽式太阳能辅助燃煤发电系统热性能研究

针对槽式太阳能集热系统,建立了集热场得热及热损失等数学模型,并以典型槽式集热器EUROTROUGH-150(ET-150)组成的集热系统为例,进行了以集热场热效率最优为目标的优化;在此基础上以槽式太阳能辅助燃煤发电系统(即互补发电系统)为研究对象,采用一定的评价准则和集成方式,对直射辐射强度(DNI)设计值的选取进行分析研究.结果表明:不同回路数、不同纬度分布的集热场存在不同的最优列间距,且存在最佳取值范围的直射辐射强度设计值,使系统年性能最优.     

太阳能与燃煤机组混合发电系统集成方式的研究

阐述了太阳能与燃煤机组混合发电系统的3种集成方式:太阳能集热场与锅炉并联,太阳能集热场与加热器并联及太阳能集热场与锅炉、加热器二者并联.采用传统的绝对电效率、标准煤耗以及太阳能热发电效率作为经济性指标,并利用热平衡方法对混合系统的热经济性指标进行了计算.以200 MW机组热力系统为例,对3种集成方式下机组的热经济性指标进行了比较,对不同辐射强度下机组热经济性指标的变化规律进行了分析,并确定混合发电的最优集成方式.结果表明:太阳能与燃煤机组混合发电时,太阳能热发电效率高于单纯的太阳能热发电,且燃煤机组煤耗率降低;在3种集成方式中,太阳能集热场与锅炉并联时,太阳能热效率最高、节煤量最多.     

太阳能CO2热泵联合采暖运行特性研究

介绍一套以太阳能为主,CO2热泵机组为辅助热源的采暖系统。通过建立系统的数学模型,并对一套实际系统的现场测试,验证模型的可靠性。同时,分析太阳集热器面积对CO2热泵机组运行特性的影响。结果表明,在夜间无太阳辐射时,CO2热泵机组的功耗、制热量不随集热器面积的增加而变化;随着日间太阳辐射逐渐变大,功耗、制热量开始逐渐减少;对比集热面积为360m2和0m2时机组的制热系数,在太阳辐射最大的13∶00时,CO2热泵机组的COP提高了26.7%;一天平均提高17.3%;且系统的整体效率随集热器面积的增大也逐渐变大。     

室内热源与太阳辐射耦合作用下的太阳能烟囱通风性能研究

针对太阳辐射和室内热源对太阳能烟囱的耦合作用,通过三维数值模拟,研究太阳辐射强度I、室内热源热流密度w、等效内热源面积s和太阳能烟囱进口距地面的高度h对太阳能烟囱通风性能的影响。研究结果表明:当太阳能烟囱结构参数相同时,室内热源和太阳辐射对太阳能烟囱通风量的影响相互促进;随着太阳能烟囱进口距地面高度h的逐渐增加,通风量持续增大,其增大幅度随着室内热源热流密度的增大而增大,随着太阳辐射强度的增大而减小;在相同条件下,太阳能烟囱通风量随着等效内热源面积的增大而增大。     

基于动态仿真模型的SAPG系统热力特性研究

提出了以直接产生蒸汽型槽式聚光集热系统(Direct Steam Generation in Parabolic Trough Collectors,DSG-PTC)为辅助热源的太阳能热辅助燃煤机组一体化发电系统(Solar Thermal Aided Power Generation,SAPG)的6种集成方案;利用动态仿真模型从系统的层面研究了SAPG系统的运行特性,反映了两种能源系统间热力参数的匹配规律,验证了相关文献[2,7-9]所列举的SAPG系统各种集成方案的可行性;仿真试验分析了太阳进出云层过程SAPG系统动态响应特性;从热力学的角度计算分析了不同集成方式的SAPG系统热经济性,给出了最佳集成方案。     

太阳能双吸收式热变换器系统的热力性能研究

建立了一种太阳能双吸收式热变换器的数学模型,研究了设计工况以及不同环境因素影响下的系统热力性能,分析了太阳辐射强度、环境温度、集热温度、吸收/蒸发温度和温升对系统热效率和制热功率的影响。研究结果表明:系统存在最佳的吸收/蒸发温度;辐射强度增加时系统性能明显提高,辐射强度从0.3 k W/m2变化到1.0k W/m2时,系统热效率提高了10.9%,制热功率增加了10.6倍;随环境温度或集热温度的升高,系统性能呈现了先升后降的趋势,在环境温度为26℃或集热温度为82℃时,系统性能分别达到最佳;最佳集热温度随着辐射强度的增大和环境温度的升高呈升高趋势。     

基于集热影响系数d的太阳能烟囱集热效率分析

针对呼和浩特地区太阳辐照资源,以太阳能烟囱为研究对象,在呼和浩特地区应用太阳能烟囱进行可行性分析。太阳能烟囱在定集热棚半径定壁温条件下,对不同集热棚倾角进行数值模拟计算,引入集热影响系数d,对集热棚内流场努赛尔数(Nu)进行分析,比较不同倾角下温度场、压力场、速度场、集热效率。研究表明,集热棚集热影响系数d存在最大值,在不同集热棚倾角下,集热棚内温度场、压力场、速度场变化较大,集热效率存在最大值。认为在定集热棚半径条件下,集热棚倾角选取10°作为呼和浩特地区太阳能烟囱集热棚倾角更经济适合。修正了以往国内外太阳能烟囱集热棚倾角的选取方法。     

CO2减排机理及与燃煤电厂集成特性的研究

推导了CO2吸收工艺系统再生能耗计算公式,分析了吸收剂性质对再生能耗的影响,计算得到不同质量分数下吸收剂的再生能耗;提出几种基于槽式太阳能辅助燃煤发电技术的CO2减排集成方案,以N600-24.2/566/566型发电机组为例,以集成系统热耗率、发电标准煤耗率和热效率作为经济性指标,采用热平衡法对不同集成方案机组的热经济性指标进行了计算和比较.结果表明:在加入太阳能热量和机组主蒸汽质量流量不变的情况下,集成方案5在设计辐照强度下的热耗率和发电标准煤耗率均最低,是最经济的集成方案.     

CO_2减排机理及与燃煤电厂集成特性的研究

推导了CO2吸收工艺系统再生能耗计算公式,分析了吸收剂性质对再生能耗的影响,计算得到不同质量分数下吸收剂的再生能耗;提出几种基于槽式太阳能辅助燃煤发电技术的CO2减排集成方案,以N600-24.2/566/566型发电机组为例,以集成系统热耗率、发电标准煤耗率和热效率作为经济性指标,采用热平衡法对不同集成方案机组的热经济性指标进行了计算和比较.结果表明:在加入太阳能热量和机组主蒸汽质量流量不变的情况下,集成方案5在设计辐照强度下的热耗率和发电标准煤耗率均最低,是最经济的集成方案.     

不同容量和地区下光煤混合发电变工况性能研究

在构建系统集成模型的基础上,阐述光煤混合发电系统变工况性能计算方法。以3个地区和4种容量燃煤机组为例,研究集成模型、取代份额、辐射强度、地区和容量对光煤混合发电系统性能的影响规律。结果表明:机组容量和地区一定的情况下,全部取代1级抽汽且辐射强度最大时的系统节能效果最优;同机组不同地区开展混合发电时,太阳能资源丰富地的集热场面积最小,集热场换热效率和太阳能热电转换效率最大,年累计节能减排量大,静态投资回收期最短;同地区不同容量机组开展混合发电时,大容量机组年平均太阳能热电转换效率和年累计节能减排量最大,静态投资回收期最短。     

太阳能与燃煤机组集成发电系统性能研究

以常规燃煤机组为原型,提出新的槽式太阳能与燃煤机组集成发电方式,即槽式太阳能集热场加热小汽轮机排汽,取代部分1号高压加热器回热抽汽。利用模拟软件建立发电系统计算模型,分析太阳能辐射强度（DNI）和集热面积对该系统性能的影响。以动态投资回收期TDP、内部收益率IRR等为评价指标,对该系统进行经济性分析。结果表明：随着太阳能幅射强度的增大,互补发电系统的太阳能发电功率、太阳能热电转换率等随之增大,且集热面积的影响趋势与太阳能幅射强度（DNI）大致相同;在拉萨地区进行该系统建设的IRR最高,为16.97%;对IRR的敏感性影响因素从大到小排序依次为煤炭价格、集热器造价和并网电价。     

燃气轮机部分负荷工况下联合太阳能系统循环的变组合工况性能分析

以槽式太阳能集热场和燃气-蒸汽联合循环所组成的太阳能燃气联合循环为研究对象,利用Ebsilon软件对该系统进行建模,对原有燃气-蒸汽联合循环(GTCC)系统设备不变、汽轮机扩容和汽轮机及低压省煤器均扩容3种条件下,机组部分负荷运行时太阳能集成特性进行分析。结果表明在现有设备不改变的基础上以及相同的太阳集热器出口蒸汽参数下,太阳能的集成规模受汽轮机容量的限制。当燃机从100%负荷降至30%负荷运行时,集热板接收太阳辐射的最大值从0 MW增至65 MW,对应的太阳能净发电效率从29.6%增至31.6%。在原有设备基础上对汽轮机进行扩容改造后,燃机满负荷运行,当集热板辐射量由24 MW增至120 MW时,太阳能最大净发电效率由28.5%降至26.5%。当燃机负荷在75%以上运行时,低压省煤器面积增大1.2倍,当太阳能集成规模为74 MW时,太阳能净发电效率提高约2%。     

玻璃真空集热管相变储能单元特性实验测试

以改性石蜡为相变储能材料,翅片热管为强化传热元件,开发设计以集热、储热和散热集成为一体的新型玻璃真空集热管相变储能单元装置。通过实验研究,测试不同太阳辐射强度、环境温度和释热对流风速条件下储能单元的储热和释热性能。研究结果表明,储能单元储热速率随太阳平均辐射强度的增大而显著提高,而太阳能热利用效率随太阳平均辐射强度的增大呈降低趋势;较高释热风速和较低环境温度有利于提高储能单元的释热性能。在环境温度为18℃和对流风速为6.0 m/s的条件下,储能单元的释热量、释热速率分别可达1056 kJ和72 W,释热效率可达93.37%。     

太阳能集热器与燃煤机组回热系统耦合的性能研究

提出了利用LS-3型抛物面槽式太阳能集热器对燃煤机组凝结水或给水进行辅助加热的两种集成方案,分别对N300-16.67/537/537,N600-24.2/566/566,N1000-25/600/600等3种不同型号的机组进行经济性能评价。研究结果表明:与大容量机组相比,小容量燃煤机组的投资节煤比较大,节煤量较大,投资成本较小;集成系统热经济性随太阳能集热系统辅助加热的凝结水(给水)流量比率的增大而提高,投资节煤比则相反;用太阳能集热器加热给水泵出口到省煤器入口的水,对改善机组热经济性和降低投资成本有利;在太阳能辐射强度1 000 W/m2的情况下,N300-16.67/537/537型机组的流量比率为5%时,节煤率为3.29 g/kWh。     

太阳能辅助燃煤发电系统单耗模型及参数敏感性分析

为研究太阳能引入对燃煤发电系统热力性能的影响,从单耗分析理论出发,建立太阳能辅助燃煤发电系统的单耗模型,对单纯燃煤机组和不同集成方式下的太阳能辅助燃煤发电系统的燃料单耗及成本单耗进行对比分析。结果表明:太阳能替代1段抽汽的辅助发电系统的燃料单耗及成本单耗均最低,分别为284.27 g/k Wh和0.38$/k Wh。在此基础上,以单耗性能最优的集成方案为例,对太阳直射辐射强度(DNI)、集热面积、油水换热温差、煤炭价格、集热器价格等关键因素对辅助发电系统燃料单耗及成本单耗的影响进行分析。     

浅水太阳池与热泵结合冬季供暖的可行性分析

空气源热泵在冬季运行时,制热系数较低,且蒸发器表面容易结霜。本文分析了一种新型的太阳能集热装置—浅水太阳池的特点,研究了冬季以浅水太阳池作为空气源热泵辅助热源的可行性。表明空气源热泵经适当改进后,浅水太阳池可作为其一个较好的辅助热源,相对空气源运行模式节能约45.8%,提高了热泵效率。     

集热窗的受益分析

被动式太阳房的基本原理在于尽可能多的通过集热窗获得太阳辐射热,同时尽可能少的通过围护结构减少热损失。因此,集热窗的面积和围护结构的热工性能是直接关系到太阳房效果的关键问题,必须认真研究,慎重对待。增大集热窗面积,既增加了得热量,同时也增加了耗热量,其综合效果应进行具体分析。窗和墙的面积之和是一定的,增大集热窗面积,墙的面积必然相应减小,这直接关系到太阳房的效益。在室内外温差1℃,增加1m~2集热窗所获得的增益为