利用LNG冷火用的CO_2Rankine循环方案探析

我国已经决定引进液化天然气(LNG)。由于其储存温度和供气温度之间存在约为160℃的温差,应该充分利用其冷火用出功以提高能源利用水平。为此,该文建议了一种以CO2作为工作介质的闭式超临界Rankine循环,以亚临界的LNG作为冷源,燃气轮机余热作为热源。通过热力学参数分析,结果表明该循环在自变量的选取、流程的优化、循环特性等方面都不同于常规的Rankine循环。最后文中还给出了在这种循环中,燃气轮机排气流量、汽化的LNG流量和循环工质流量三者之间的定量耦合关系。

基于气液两相地热源的ORC发电系统工质筛选

针对以热源温度为140℃的气液两相混合地热流体为热源驱动的有机朗肯循环(ORC)发电系统最佳工质筛选问题,选取6种干工质,通过在MATLAB中搭建系统模型,分析了各工质蒸发温度对系统热力性能的影响,对比了不同蒸气质量分数下最佳蒸发温度随热源温度的变化规律,并研究了热源质量流量对系统净输出功率的影响以及蒸发温度对回灌温度的影响。结果表明:综合考虑工质的热力性能、物理化学稳定性、热源匹配性以及回灌温度对地热ORC发电系统的影响,工质R601a(异戊烷)可作为以140℃气液两相混合地热流体为热源驱动的ORC发电系统的最佳适用工质。

烧结矿冷却废气余热驱动的ORC系统热力性能研究

将烧结环冷机低温段冷却废气余热引入有机朗肯循环(ORC),建立ORC热力循环过程计算模型,研究混合工质组分、工质蒸发温度和过热度对系统热力性能的影响。研究结果表明:随着工质蒸发温度升高,系统发电功率先增大后减小,而系统火用效率逐渐增大;工质冷凝温度越高,系统发电功率和火用效率均越小;在工质蒸发温度和过热度变化范围内,系统火用效率随混合工质中R245fa质量分数增大先减小后增大,纯工质R245fa的系统火用效率最大。当工质在蒸发器出口为饱和蒸汽时,系统可获得较大系统发电功率,并且混合工质中R245fa质量分数为0.8时的系统发电功率最大。

一种新型高效的LNG冷能发电朗肯循环

中国LNG冷能的利用技术亟待提高,以获得较高的冷能回收率,而冷能发电是一种重要的LNG冷能利用手段。提出了一种改进的朗肯循环发电系统,采用轻烃类混合物作为循环工质,优化了流程,大大减小了LNG与发电介质换热器的换热温差,从而降低了换热的不可逆损失,提高了冷能利用率和发电量。为探究改进系统的性能提升情况,对浙江某一LNG接受站的数据进行模拟,对比改进前后两种系统在不同的海水热源温度与两种LNG成分下的单位发电功率与冷能回收率。结果表明在18.84℃海水温度、贫液LNG条件下,相较于常规朗肯循环发电系统,改进系统的LNG换热器对数平均温差下降14.82℃,单位发电功率从16.90 kW·h/t提高到25.76 kW·h/t,冷能回收率从19.14%提高到29.16%。

LNG冷能发电模式分析

本文以项目实例,将朗肯循环运用到联合法发电流程,通过模拟计算表明,混合工质是用于低温朗肯循环最合适的工质,工质的蒸发温度和冷凝温度对系统净输出功的影响较为明显,利用周边装置余热作为工质蒸发热源可有效改善系统冷量回收率。

低品位热能超临界有机朗肯循环发电特性分析

利用超临界有机朗肯循环(ORC)发电系统回收温度低于150℃的低品位热能,对超临界工况的3个关键问题:工质选择、加热过程和系统性能进行了分析.结果表明:对于适合超临界ORC发电系统的工质,临界温度相对较高的工质的系统循环热效率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较低,临界温度相对较低的工质的循环热效率较低,但能量利用率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较高;超临界加热器中较高的换热压力和较低的膨胀机入口温度能使热源与工质有更好的热匹配;在热源进口温度和最小换热温差的限制下,存在最佳膨胀机入口温度和膨胀机入口压力,使得系统循环热效率最高.

工质类型对回收中低温余热有机朗肯循环性能的影响

将临界温度相近的干流体和湿流体应用于有机朗肯循环以回收中低温余热,采用基于热源流体进口温度和质量流量的蒸发器换热模型,在变蒸发温度和变热源流体进口温度时,对有机朗肯循环性能进行分析与对比。研究结果表明:在相同工况下,与采用湿流体的有机朗肯循环的相比,采用干流体的有机朗肯循环的蒸发压力、冷凝压力、热源流体出口温度、循环热效率和第二定律效率较小,而其净功率、循环总不可逆损失和总热量回收效率则较大;工质的临界温度对有机朗肯循环性能参数的变化趋势无显著影响。

应用多工质朗肯循环提高火电厂效率

由于水蒸汽的热力性质所限制,常规火力发电厂应用的水蒸汽朗肯循环效率大大地低于同温差下的卡诺循环效率。在现代技术条件下;其效率一般在42%以下,而采用钾-联苯—水蒸汽三工质朗肯循环,或采用钾-水蒸汽二工质朗肯循环可使火电厂热效率提高到50%以上,能节约燃料35%左右,同时也大大地减轻了火力发电厂对环境的各种污染。在多工质朗肯循环中,必须根据各工质的热力学性质优化选择各工质的参数,充分发挥循环特性接近卡诺循环的作用,同时应解决好泄漏问题和选用合适的耐高温材料。在燃料价格及年运行小时较高时,多工质朗肯循环还是有较好的经济性。

利用涡旋机械的朗肯-朗肯循环制冷系统的理论分析和研究

剖析了一种利用涡旋机械的朗肯－朗肯循环制冷系统的基本原理和结构特点，从倾覆力矩平衡角度出发，指出涡旋压缩机的涡圈高度应与涡旋膨胀机的涡圈高度相匹配，并对系统工质的选择作了初步探讨，最后提出了该系统实用化尚存在的问题。

有机朗肯循环系统损实验研究

可再生能源及余热发电是低品位能源一种高效利用模式,有机朗肯循环发电系统比水蒸气发电机组更适用于低温热源发电。设计并搭建了热源功率为100kW的导热油模拟热源的有机朗肯循环发电系统,研究冷热源参数恒定不变、膨胀机转速变化时发电系统主要设备的损失和所占比例。主要结论为:当膨胀机转速增加时,蒸发器、膨胀机和工质泵的损失增大,而冷凝器设备损失减少;定量分析膨胀机转速为3000r/min时,蒸发器损失为51.8%,占有机朗肯循环系统损失的1/2以上,工质泵损失最小,仅为1.8%。

有机朗肯循环中工质泵对系统性能的影响

针对有机朗肯循环中工质泵耗功对系统效率影响较大的问题,本文以R245fa为工质的发电系统为例,对在不同的工质泵效率下,是否考虑泵耗功时,系统性能随工况的变化进行分析计算。结果表明,是否考虑泵耗功对系统的第一定律效率有较大的影响,并且这一影响会随着膨胀机效率和工质泵效率的降低而更加明显;蒸发温度的升高同样会增大工质泵对第一定律效率的影响,而冷凝温度的变化则几乎不会引起工质泵对第一定律效率的影响。在蒸发温度为99℃、冷凝温度为35℃、膨胀机效率为0.7、泵效率为0.3的ORC系统中,不考虑泵耗功的系统第一定律效率为9.6%,考虑泵耗功的系统第一定律效率为8.5%,工质泵的耗功占膨胀机输出功的比例为12.5%。

螺杆膨胀机有机朗肯循环系统的变工况特性

针对螺杆膨胀机的工作特点,建立了其简化热力计算模型及示功图.以R123制冷剂为工质,采用螺杆膨胀机有机朗肯循环系统进行华北油田中低温采油伴生热液的利用发电,筛选了变工况下影响系统性能的主要因素,通过迭代求解系统的稳态参数,并对比了净功率、热效率及火用损失.结果表明:过热蒸汽有利于提高单位工质的输出功率,但会引起系统的净功率下降;冷却水进口温度对系统的影响最大,夏季温度较高,将会使得系统的输出功率严重偏离额定功率,保证冷凝器的冷凝效果是改善系统性能的有效措施;热源温度对系统输出功率的影响大于热源流量的影响.

中低温热水发电系统循环参数和工质的选择

针对热源为80～150℃热水的有机朗肯循环(ORC)发电系统,以发电功率和效率为评价指标,分别分析了以R134a、R123和R245fa三种工质为循环介质时的系统,确定了最佳循环参数和工质。一般来说,最佳蒸发温度对应着最大的输出电功,且随着热流体温度的升高而升高;当热源温度大于120℃时,R134a的系统不存在最佳蒸发温度,此时输出电功随着蒸发温度的升高而增大。对于80～135℃的热水,工质R245fa的发电功率最大;当热水温度超过135℃时,工质R134a的发电功率最大。工质R245fa的发电效率始终是最大的。

工质选择对有机朗肯循环热力学系统的影响

本文首先介绍了有机朗肯循环所用工质的热力学性质,指出工质应满足干湿性、压力以及环保等方面的要求,然后对三种不同工质在热源温度低于100℃情况下朗肯循环发电系统的热力学模型进行分析,比较了不同工质下系统参数对有机朗肯循环性能的影响规律,指出了工质选择的方法和策略。

三工质朗肯循环——提高火电厂效率的一种途径

采用钾—联苯—水蒸汽三工质朗肯循环,可使火电厂热效率提高到50%以上,节约燃料35%左右,同时减轻了对环境的各种污染。

应用于中高温增强型地热系统的有机朗肯循环经济性分析

为了更有效利用中高温地热能源,对应用于增强型地热系统的有机朗肯循环进行了热力性与经济性分析。建立有机朗肯循环热力学模型,基于热力学第一与第二定律进行分析,选取适用于中高温地热的最优工质。结果表明Cyclohexane表现出最佳的热力学性能。以Cyclohexane为工质,将静态投资回收期和生命周期内的平准化发电成本作为经济性指标,考虑增强型地热的地下井部分的投资与运营维护,进行经济性分析。结果表明,随着地热井深度的增加,静态投资回收期缩短至一半,但后期下降非常缓慢。平准化发电成本也随着钻井深度的增加而降低,之后达到最小值。敏感性分析表明,增强型地热的地上设备成本和上网电价分别对平准化发电成本和静态投资回收期有较大影响。

中温热源驱动有机朗肯循环工质研究

有机朗肯循环热力学反问题及求解方法的提出为分析有机朗肯循环系统提供了一种简单、有效的方法。文中基于反问题求解思想,针对573.15和523.15 K这两种中温热源驱动的有机朗肯循环,选取甲苯、八甲基三硅氧烷、苯、环己烷、庚烷、六甲基二硅醚、己烷、异己烷作为系统运行工质,以蒸发器内窄点温差为约束条件,寻求对应系统最大输出功的最佳运行参数。并从热力学第一定律、第二定律、系统有效输出功、质量流量和适用范围比较采用不同工质时的系统循环性能,建议出最佳运行工质。结果表明,甲苯、苯和环己烷适用于两种中温热源有机朗肯循环,且具有广泛的运行范围;己烷适用于Tgas,in523.15K热源驱动的有机朗肯循环。

螺杆膨胀机有机朗肯循环有机工质研究

从工程项目实际应用角度出发,根据螺杆膨胀机的特性提出了有机朗肯循环(ORC)有机工质的筛选准则。根据等熵理论建立了理论模型,对常推荐的9种有机工质,分别从压差、体积流量、内容积比等方面进行了对比研究。模拟结果表明:并没有一种工质能够很好地满足所提出的筛选准则,但R245fa,R600a具有比较平均的性能可以选用,还需要研究、开发适用于螺杆膨胀机的有机工质。搭建了干式螺杆膨胀机ORC实验平台,验证了R245fa作为工质的可行性,并讨论了机组效率、工质泵效率和排气温度等问题。研究对螺杆膨胀机ORC有机工质的选择指出方向,对ORC产业发展具有理论和实践意义。

宣威电厂300MW汽轮机低压缸采用新型热力循环技术探讨

介绍了宣威发电有限责任公司300 MW发电机组热力系统的基本情况,并对当前所能达到的热效率进行分析。提出了一种新型的热力系统,并对其热效率进行了分析。按此热力系统对机组进行改造,机组热效率可由改前的42.55%提高到51.90%。