多级回热压缩超临界二氧化碳循环的构建及分析

超临界二氧化碳循环结构多样。详细讨论回热压缩过程对循环效率的影响。通过热力学第一定律,推导发现再压缩循环的热效率可以分成2部分表示,一部分的效率与单回热布雷顿循环效率相同,另一部分为100%,这2部分的份额分别与主、辅压缩机内流量份额相同。依据这一发现,再压缩循环可被看作是在单回热布雷顿循环的基础上叠加一个效率为100%的循环。受这一发现的启发,在再压缩循环的基础上进一步叠加效率为100%的循环,则构建出三级回热压缩循环。然而上述构造方法需满足2个构造条件:端点温差条件和净输出功条件。当满足构建条件时,就能通过这种方法,获得更高一级的回热压缩循环。且随回热压缩级数提高,循环效率就会提高。

超临界二氧化碳分流模式锅炉冷却壁的概念设计

超临界二氧化碳(supercritical CO2,S-CO2)布雷顿循环的质量流量是水蒸汽朗肯循环的8倍左右。当该循环应用于燃煤发电领域,且锅炉沿用传统受热面布置时,大流量会导致锅炉大压降。分流模式是指工质进入锅炉前,一分为二,分别流经不同的受热面。分流模式下,冷却壁分为四部分管屏,并形成了冷却壁的新型概念设计。为了深入研究冷却壁分流模式特性,利用Fortran编制了炉膛热力计算和冷却壁水动力计算耦合程序,给出了1000MWS-CO2锅炉冷却壁的布置方案。计算结果表明,相较于全流模式,采用分流模式的冷却壁有两点优势:1)在相同管径下,能够有效减小压降。2)在相同压降下,管径小,管壁温度较低。同时,当分流布置时,冷却壁应采用垂直管屏。

间冷过程对三级回热压缩S-CO_(2)循环系统的影响

三级回热压缩循环效率高、结构简单,是一种比再压缩循环更具潜力的超临界二氧化碳循环。间冷过程是一种常用的提高布雷顿循环效率的方法,当应用该方法时,可进一步提高循环效率。本文研究了三级回热压缩循环与间冷过程耦合时的特性,计算发现,当间冷压力偏离最优值时,循环效率会有明显下降,甚至低于同参数无间冷循环的效率。而在最优间冷压力下,间冷级数越高,对应的循环效率就越高,但效率增幅会逐渐降低。与再压缩循环相比,间冷过程与三级回热压缩循环耦合时效果更好,其效率优势能达到1%以上。当透平进口温度提高时,间冷过程对循环的效率增益会被削减。而当透平进口压力提高时,存在一个最优透平进口压力使循环效率最高,且随间冷级数增加,最优透平进口压力也会提高。