一种冷热电联供和CO_(2)捕集的联合动力循环

针对液化天然气(LNG)的冷能利用、天然气燃烧生成烟气的余热回收和烟气中CO_(2)的捕集问题,提出了一种冷热电联供的CO_(2)回热朗肯循环和三级有机朗肯循环联合动力循环(CO_(2)RRC-TORC)。采用Aspen HYSYS软件对系统进行模拟,分析了CO_(2)回热朗肯循环透平入口压力、三级ORC透平入口温度和压缩机出口压力对热力学性能的影响。结果表明:在CO_(2)质量流量为3.2 kg/s,透平等熵效率为75%时,系统净输出功可达2425.57 kW,热效率为64.76%,冷[火用]回收率为44.78%,[火用]效率为42.57%,年度净资产为3503736.70美元。相较于CO_(2)回热朗肯循环和单级有机朗肯循环联合动力循环(CO_(2)RRC-SORC),CO_(2)RRC-TORC系统在热力学和经济性方面均具有更大优势。

非共沸工质辅助过冷CO_(2)冷热联供系统的热力学性能分析

为满足食品加工领域对高温消毒和冷冻的双重需求,提出了基于非共沸工质辅助过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统,辅助循环采用低GWP非共沸工质,充分利用冷凝热及气体冷却器放热生产高温热水,并同时进行食品冷冻。以COP为目标函数,对混合工质的组元、组分进行分析,对系统的排气压力和过冷度的影响进行优化。结果表明系统存在最优排气压力和最优过冷度,大温度滑移工质相对小温度滑移工质和纯工质能够显著提升系统性能,降低排气压力。采用R32/R1234ze(Z)(0.4/0.6)时COP最高为3.45,相对纯工质R32和R1234ze(Z)分别提高4.77%和5.15%,排气压力降低0.958 MPa和0.910 MPa。CO_(2)循环对系统整体起主导作用。采用非共沸工质可提高系统[火用]效率。可为推广CO_(2)制冷热泵技术的应用提供理论参考。

CO_(2)制冷循环在冷冻冷藏领域的适用性分析

CO_(2)制冷系统在冷冻冷藏领域的推广应用对促进制冷剂替代、节能环保具有重要意义。本文介绍几种典型的CO_(2)制冷系统,并从冷凝(冷却)热量利用、系统能耗、系统初投资3个方面,将其与NH_(3)制冷系统、NH_(3)/CO_(2)复叠制冷系统进行对比分析,指出各CO_(2)制冷系统在冷冻冷藏领域内的适用场景,为CO_(2)制冷系统在冷冻冷藏领域的科学应用提供指导。

CO_2跨临界循环和除湿法冷却联合循环系统的研究

为有效回收和利用CO2 跨临界循环的气体冷却器排气热量 ,提出了一种将除湿法冷却供冷和CO2 跨临界循环结合起来的系统方式 ,介绍了系统的组成和特点 ,分析了系统的循环效率、可行性和经济性 ,指出该方式可有效提高系统的综合能源利用效率 。

以液化天然气为冷源的超临界CO_2-跨临界CO_2冷电联供系统

为了提高超临界CO2布雷顿循环(SCO2循环)的低温余热回收效率,采用跨临界CO2循环(TCO2循环)作为底循环对再压缩式SCO2循环进行余热回收,并采用液化天然气(LNG)为冷源对工质进行冷凝,建立了以LNG为冷源的再压缩式SCO2-TCO2冷电联供系统,以同时输出电量和制冷量。对系统进行火用分析比较,并研究了关键热力参数对系统净输出功率、制冷量、系统热效率和系统火用效率的影响。结果显示:使用LNG作为冷源,降低了TCO2循环的冷凝温度,提高了低温回收热效率,系统的热效率(动力)在给定的条件下达到54.47%;提高LNG的入口温度,可以减小系统火用损;高温回热器换热效率增加,系统热效率和火用效率均增加;SCO2透平膨胀比增加,系统热效率降低,但火用效率增加;TCO2透平进口压力升高,系统热效率和火用效率均呈现先减小再升高后减小的变化趋势;随着冷凝温度升高,系统热效率降低,但火用效率先减小后增加。

基于SOFC/GT和跨临界CO2动力/制冷循环的冷热电联供系统性能

提出了一种新型的冷热电联供系统,通过跨临界CO2动力循环回收SOFC/GT系统的排烟余热进行发电,利用跨临界CO2制冷循环向用户提供冷量和生活热水.建立了该联供系统热力性能的仿真计算模型,对系统进行了能量和[火用]分析,并对该联供系统的一些关键参数进行了敏感性分析.仿真结果表明,在设计条件下,该系统的净发电效率为61.54%,总[火用]效率为62.24%,净发电量、供热量和供冷量分别为246.507、241.501和45.616 kW,[火用]损失较大的部件依次为后燃室、预热器3和SOFC等.在研究的参数范围内,增大跨临界CO2制冷循环流率或降低空气流率和跨临界CO2动力循环流率均可提高系统的总能输出量;增大SOFC工作压力或降低空气流率和跨临界CO2制冷循环流率均可提高联供系统的净发电效率和总[火用]效率.

增强型CO_(2)跨临界冷电联产系统性能分析

二氧化碳(CO_(2))作为一种天然制冷剂,越来越受到人们的重视,但CO_(2)制冷循环效率低,限制了其应用范围。为提高CO_(2)制冷循环效率,提出了一种增强型CO_(2)跨临界冷电联产系统。该系统以有机朗肯循环(ORC)回收CO_(2)跨临界循环的部分冷凝热,将其转换成电能,达到提高系统COP的目的。在不同蒸发温度、CO_(2)冷凝压力和CO_(2)过热度条件下,分别对比分析了增强型CO_(2)跨临界循环和传统CO_(2)跨临界循环COP变化。结果表明:增强型CO_(2)跨临界循环可以有效提高系统COP,在分析范围内,最大提高率为22%。此外,分析了ORC循环部分使用6种不同有机工质条件下系统COP变化,结果表明:采用R227ea时,系统整体COP值较高。

Allam循环-跨临界CO_(2)循环冷电联产系统的热力学分析

为了实现碳中和目标和液化天然气冷能的充分利用,提出了一种由Allam循环-跨临界CO_(2)循环所组成的冷电联产系统。对联产系统中所涉及的热力设备进行了详细建模,并对系统进行了热力学分析和参数敏感性分析。仿真结果表明,在设计工况下,冷电联产系统的净输出功率比单独的Allam循环提高了9.54%,而且可以输出5.15 MW制冷量。参数分析的结果表明,联合循环的净输出功率随顶循环透平入口温度和透平出口压力的增高先增大后减小,即存在最佳的顶循环透平入口温度和透平出口压力使得联合循环净输出功率最大;当底循环透平出口压力增高时,系统的输出功率和制冷量都明显减小。本文所提出的联产系统具有模块化设计的特点,可以灵活调节容量参数以适应不同的设计条件,且可以实现碳捕集,具有良好的工程前景。

CO_(2)跨临界直冷冰场在2022年北京冬奥会首都体育馆的运用

2022北京冬奥会首次采用低碳环保的二氧化碳(CO_(2))制冰技术。本文对首都体育馆中CO_(2)跨临界直冷冰场进行了介绍,根据CO_(2)制冷剂特性,设计了热回收系统,并简述了其运行情况。其冰面温度均匀度好,冰面温差一般在0.3℃左右。在一年的运行中,全年用电量约8×105 kW·h,相比传统乙二醇载冷冰场全年节约用电量30%~40%,冷热综合利用效率高。

外部参数扰动下CO_(2)冷电联合循环运行性能研究

二氧化碳是优良的发电循环工质和制冷剂,通过二氧化碳冷电联合循环可实现电能和冷能并供,目前已有一些循环理论探索与分析,未见实验研究。为此,本文搭建了一套基于二氧化碳工质的冷电联合循环试验样机系统并开展了初步实验测试。结果表明,在动力子循环运行稳定后启动制冷子循环,系统关键运行参数仅在小幅度范围内发生变化,联合循环能平稳快速地实现从动力循环模式向冷电联合循环模式的切换。此外,本文探究了外部冷热源参数变化下循环系统的运行及性能响应规律,可为进一步优化二氧化碳冷电联合循环的结构和系统设计提供参考。

CO_(2)混合工质冷电联合循环非设计最佳运行组分研究

本文针对耦合在冷藏车上的CO_(2)混合工质冷电联合循环系统,对其道路运行时的非设计性能进行分析。首先,根据道路运行参数,对内燃机的工况变化区间进行了归类划分;随后,依次建立了稳态设计模型和非设计计算模型。计算结果显示,对于整个道路工况下不同的发动机运行工况,最佳的混合工质CO_(2)充注比例不同;另一方面,对于整个道路运行工况下的综合性能表现,考虑非设计运行与只考虑稳态设计的系统最优混合工质CO_(2)充注比例相近。

超临界CO2发电和跨临界喷射制冷复合系统研究

冷热电联产系统具有潜在的能源、环境和经济效益,受到人们广泛关注。本文提出了一个由超临界压力CO2布雷顿循环和热驱动跨临界喷射制冷循环组成的冷电联产系统,建立了系统的热力学能量和拥分析模型,获得了主要运行参数对系统性能的影响规律。当制冷剂为R1234ze时,系统最高热效率0.60,[火用]效率0.51。[火用]损最大的四个部件依次是回热器、喷射器、压缩机和透平,而喷射器、冷凝器和蒸发器[火用]效率较低。研究表明增大透平入口压力和减小透平出口压力均可增大系统冷电输出和提高热、[火用]效率;循环泵出口压力对冷量和耗功产生共同影响,系统存在最优循环泵出口压力。

CO_(2)跨临界冷热联供循环性能分析

以CO_(2)跨临界循环冷热联供系统为研究对象,通过理论计算分析了传热窄点温差约束下系统供热温度、供冷温度、制热系数(COP_(h))和制冷系数(COP_(c))随压缩机排气压强、气体冷却器出口工质温度和蒸发温度的变化规律。结果表明:供热温度随压缩机排气压强和气体冷却器出口工质温度的提高而升高,随蒸发温度的提高而降低;供冷温度只随蒸发温度变化;COP_(h)和COP_(c)随气体冷却器出口工质温度的提高而减小,随蒸发温度的提高而增大;当气体冷却器出口工质温度为30~40℃时,随压缩机排气压强的增大,COP减小,当气体冷却器出口工质温度为45℃时,COP先增大后减小;在考察工况下,当蒸发温度为-25℃、气体冷却器出口温度为45℃时,循环系统在压缩机排气压强为14 MPa可以达到最大供热温度120.65℃、最低供冷温度-15℃,此时系统COP为2.94。