集成热泵干燥的褐煤发电系统理论研究

对褐煤干燥提质是提高褐煤发电系统发电效率的有效手段,热泵干燥是一种节能干燥技术。因此,本文考虑在褐煤发电系统中集成热泵干燥技术,设计了系统流程,并建立了该系统热效率、分析模型。进而,结合某600MW直接燃褐煤发电机组实例,对该系统的节能潜力进行了计算,结果表明:燃烧过程损降低是褐煤预干燥节能的本质,而通过热泵干燥在基准工况下可以降低机组供电标准煤耗率达11.54 g.kWh~(-1)。最后,分析了主要系统参数对系统能效的影响规律,结果表明:干燥机热效率、热泵热力完善度越高,褐煤干燥程度越大,系统供电标准煤耗率的降低量越大。     

褐煤抽汽预干燥发电系统变负荷特性仿真研究

燃褐煤发电机组投资大、效率低,采用汽轮机抽汽为热源对褐煤进行预干燥,是提高褐煤发电效率的有效手段。本文结合某600 MW机组,采用Aspen plus建立了系统变工况仿真模型,验证了模型的准确性,并基于此模型仿真研究了系统的变工况特性,结果表明:褐煤预干燥使得锅炉燃烧温度升高,烟气量降低,烟气酸露点下降;褐煤抽汽预干燥发电系统发电标准煤耗率随着机组负荷下降而增大,并且增大速度较直接燃褐煤发电机组快,在机组负荷下降至50%左右时,采用汽轮机抽汽对褐煤进行预干燥便不再节煤。     

集成SCO_2动力循环的燃煤电站余热回收系统研究

低温烟气热能的高效梯级利用是火电厂节能减排的重要方向之一。本文结合某1000 MW超临界机组,对常规低温省煤器烟气余热利用系统进行了热力学分析,发现该系统可使系统发电标准煤耗率降低2.50 g·(kW·h)~(-1),但分析发现,空气预热器耗散占输入媚的22.03%,多于锅炉排烟所携带的。为此,本文提出了集成SCO_2动力循环的火电厂低温烟气热能利用系统,旨在减少空气预热器中的耗散。对SCO_2动力循环参数进行了优化,在优化参数下该系统可以使发电标准煤耗率降低3.62 g.(kW·h)~(-1),进一步集成低温省煤器可使发电标准煤耗率降低达5.58 g·(.kW·h)~(-1),最后采用分析结果解释了系统节能的本质原因。     

褐煤烟气预干燥发电系统变工况特性的仿真研究——机组负荷与原煤水分的影响

本文建立了常规褐煤发电系统与褐煤烟气预干燥发电系统的全厂机炉耦合变工况仿真模型,以600 MW机组为例研究了机组负荷和原煤水分变化对褐煤烟气预干燥系统节能、节水效果的影响。仿真结果表明:褐煤烟气预干燥发电系统具有显著的节能优势和水回收能力。在THA工况下,原煤水分由39.5%降低至预干燥煤的9.82%,同时乏气废热用于预热空气至55℃,可使烟气预干燥发电系统的标准煤耗率比常规褐煤发电系统降低9.91 g·(kW·h)~(-1),同时可回收12.8t·h~(-1)煤中水分。机组负荷下降至50%THA时,节煤量下降至9.30 g·(kW·h)~(-1),水回收量下降至7.3 t·h~(-1)。原煤水分每下降10%,节煤量下降1.25 g·(kW·h)~(-1),同时水回收量下降3.8 t·h~(-1)。     

褐煤高效发电技术的对比分析

褐煤将逐渐成为我国火力发电行业的主要燃料,但常规褐煤发电机组投资大、效率低.本文结合某1000 MW空冷凝汽机组实例,对比分析了低压省煤器和烟气预干燥两种节能技术对系统热经济性的影响情况,并分析了主要系统参数的影响规律.计算结果表明采用低压省煤器和烟气预干燥技术最多分别可使发电标准煤耗率降低1.99g·(kW·h)~(-1)和8.60 g·(kW·h)~(-1),烟气预干燥技术具备更加显著的节能潜力.     

超临界CO_2部分预冷循环特性分析及优化研究

针对超临界二氧化碳部分预冷循环,建立了循环热力学模型和经济学模型,分析了循环关键参数对循环效率和系统成本的影响。将透平进口温度、循环压比和换热器窄点温差作为优化变量,以系统的效率最大和成本最小为优化目标,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,获得优化解集的Pareto曲线。结果表明;超临界二氧化碳部分预冷循环是一种高效率的热力循环;在给定条件下,减小窄点温差、提高热源温度、提高透平和压气机的等熵效率可以增加系统效率,增大循环压比、降低热源温度、增加窄点温差可以降低系统成本;优化所得到的系统效率和成本呈同时增加的关系,需要从工程实际情况考虑来选取最优方案。     

用于高温太阳能光热发电的S-CO_2循环优化研究

在高温太阳能光热发电的应用背景下,本文研究了引入压缩机级间冷却的超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环改进构型的性能提升潜力;在建立热力学模型的基础上,利用遗传算法对改进构型进行了参数优化,并在基准工况下与典型再压缩循环进行了性能对比;基于图像分析方法揭示了压缩机级间冷却提升循环性能的机理。结果表明:对再压缩S-CO2循环而言,引入主压缩机级间冷却将可能提升循环效率,改善循环性能,而再压缩机级间冷却的引入则无益于循环性能的提升。级间冷却式再压缩循环性能提升的主要原因在于冷源放热损失与高温回热过程耗散的降低。基准工况下,改进构型循环比功最高可提升22.87%,循环热效率与循环效率最高可分别提升2.767%与3.389%。     

直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统光-热-功一体化热力学分析

本文将简单回热,预压缩,再压缩,部分冷却和中间冷却超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环分别与塔式太阳能热发电(SPT)系统结合,建立了直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的光-热-功一体化模型,对5种S-CO_2循环下整个SPT系统在不同透平入口温度下的热力学性能进行了对比分析。结果表明:随着透平入口温度的增大,整个SPT系统的效率在650℃附近具有最大值,表明直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的运行温度并非越高越好;在本文研究的透平入口温度范围内(500~800℃),中间冷却和部分冷却S-CO_2循环下的SPT系统具有最高的效率,但系统也最为复杂;再压缩S-CO_2循环下的SPT系统在高温范围(650~800℃)具有较高的效率,且系统比较简单,具有巨大的应用潜力。     

结合吸收式热泵的HAT循环系统综合设计与性能分析

针对HAT循环在热电联供能力、水回收和烟气排放等方面的问题,采用多种类型的吸收式热泵系统与其结合,对六个综合系统进行模拟,并对结果进行了分析.表明,循环效率方面,采用增温型热泵且放热用于系统内部,其效率要高于向外放热的增热型热泵;水回收方面,开式循环热泵的水回收率高且回收水量灵活,同时排烟温度也高,在110℃以上;热电联供方面,热电输出效果与热泵系统的选择关系密切,对于文中可实现热电联供的三个系统,热电效率分别为0.6285,0.7677,0.6383.     

结合碳捕集的SOFC-sCO2布雷顿循环集成系统性能分析

固体氧化物燃料电池是将化学能转化成电能的全固态能量转换装置,被认为是极具前景的绿色发电系统。本研究提出了结合碳捕集的固体氧化物燃料电池-超临界二氧化碳布雷顿循环集成系统,通过阳极尾气富氧燃烧实现低能耗碳捕集,并利用s CO₂再压缩布雷顿循环回收燃烧室余热提高系统效率。模拟结果显示,该集成系统在设计工况下的净发电效率为59.74%,二氧化碳捕集量为134.50 kg/h。此外,关键工作参数对系统性能的影响分析结果表明,合理的阳极尾气再循环比、燃料利用率和燃料流量是确保系统安全高效运行的必要前提。     

循环加热式空气源热水机性能评价研究

对国家标准中循环加热热泵热水机性能评价方法的研究,结合主流性能评价系统存在的不足,给出提高性能评价系统精度及可行性的思路:一是尽可能的减少热量损失所占机组总加热的比重,二是简化精确计算热量损失方法。PPR管件替换钢制管件可以有效减少评价系统热损,热损修正函数的引入使热损计算更加准确、易行,使得循环加热式热泵热水机组制热量的计算也更加准确,性能系数的得出更加可靠,从很大程度上促进了热泵热水机行业的性能改善与研发进程,加速热泵热水机替换传统热水器的进程,为国家的低碳节能与可持续发展有一定促进。     

超临界CO_2及其混合工质布雷顿循环热力学分析

本文运用热力学第一、第二定律对分流、预压缩再热、改进再压缩超临界CO_2布雷顿循环进行了热力学分析,重点讨论了压缩机和透平入口工况(温度、压力)对循环热力学性能的影响。以改进再压缩循环为基础,进一步提出以CO_2为基底的混合工质布雷顿循环,分析了气体种类及加入量对混合工质布雷顿循环热力学性能的影响。结果表明:提高透平入口工况能够提高不同形式循环的效率;与压缩机入口温度对循环效率的影响相比,压缩机入口压力对循环效率的作用更大;在CO_2质量分数大于50%的情况下,加入氙气与氪气均可提高循环热效率,增幅最大分别为1.44%和3.04%,氙气与氪气对应质量分数分别为50%和26%;加入氮气反而使循环效率降低。     

二氧化碳跨临界循环带膨胀机热泵系统的实验研究

虽然二氧化碳跨临界循环成为最具潜力的工质替代技术,但其循环节流损大,循环效率还是比常规工质循环低,因此研制高效率的二氧化碳跨临界循环系统是推动实际应用的关键问题。在文中给出了二氧化碳膨胀机的设计思路,同时对提高效率的两个措施、采用回热器和膨胀机进行实验的对比。通过实验表明,膨胀机的运行效率与膨胀机的转速有关,而且系统的运行也受到其影响。系统采用膨胀机的运行效率高于带回热器的系统效率,说明膨胀机起到节能的作用。     

新型S-CO2一次再热燃煤锅炉设计优化研究

针对超临界二氧化碳(S-CO_2)一次再热燃煤锅炉受热面布置方式进行研究,提出了一种新型S-CO_2燃煤锅炉受热面布置方案(方案3),以不同负荷下再热气温、锅炉效率和发电效率为指标将它与现有常规燃煤电站锅炉受热面布置方式(方案1)和周敬等提出的S-CO_2燃煤锅炉受热面布置方式(方案2)进行对比研究。结果表明:不同负荷下,方案3在维持再热气温方面表现最佳;三种方案的锅炉效率均随负荷的降低先增大,达到最高点后减小;在30%～100%设计负荷下,方案3的系统热力性能优于方案1和方案2,且方案3在60%～100%设计负荷下,发电效率均高于45.8%,明显优于现有常规燃煤电站。经济性分析结果表明,方案3具有显著的节能潜力。     

燃煤烟气余热回收与减排一体化系统应用研究

为了回收湿法脱硫后燃煤烟气中的热量,本文提出了一套新型的余热回收系统,通过直接接触式换热器和热泵的结合,能够将排烟温度显著降低,回收烟气中的余热用于供暖,同时减少排烟污染物排放。工程运行结果表明,排烟温度从50℃:降低至39℃时,锅炉热效率提高了3.2%,若降低至20℃,则能够提高锅炉热效率9%。新增系统的阻力保持在400 Pa以下。同时,经过直接接触换热后,排烟中SO_2浓度降低59%,No_x浓度降低8.8%,系统能够同时达到节能、减排双重功效。工程总投资约为2880万元,而年净收益为740万元,静态投资回收期为3.8年,经济效益良好。     

煤炭超临界水气化复叠发电系统热力性能分析

为实现煤炭高效清洁低碳发电，本文基于超临界水气化构建了采用H₂O/CO₂混合工质循环、朗肯循环复叠的发电系统，建立系统热力性能分析模型，其净发电效率和?效率分别为51.1%和49.9%，可实现CO₂完全捕集和水的回收利用。分析了气化给水温度、水煤浆浓度对气化氧化单元以及系统不可逆性的影响规律，发现气化单元?效率随给水温度的升高而升高，气化氧化单元的?效率可提升至81%。当水煤浆浓度为19%时，系统净发电效率和?效率分别可达52.0%和50.7%。     

新型焦电联产系统集成与特性分析

本文针对传统焦炭生产工艺的不足、并应用联产系统整合思路,研究提出新型焦炭动力联产系统.新系统取消了传统炼焦工艺中直接燃用焦炉煤气为炭化室提供炼焦热量的方式,采用外置煤炭燃烧室提供热量,从而实现用低品质煤炭替代高品质焦炉煤气;节省下来的富氢、高热值的焦炉煤气作为燃料提供给联合循环,实现高效洁净发电;改进炼焦过程烟气废热回收方式,使得排烟损失大大降低.分析结果表明,新系统具有优良的热力性能,相对节能率高达15%左右.对系统关键过程的图像(火用)分析分析表明,燃烧过程和换热过程等变革与改进是系统性能提升的关键所在.本文研究将为冶金生产的可持续发展提供新思路与新系统方案.     

新型双燃料重整联合循环发电系统

本文提出了一种新型双燃料重整联合循环发电系统。该系统通过重整反应实现了煤和天然气的综合利用,煤的燃烧过程为天然气/水蒸汽重整反应提供了高温反应热,通过双燃料重整煤的部分化学能间接转化到合成气中,然后合成气进入联合循环燃烧作功。研究结果表明双燃料联合循环的供电效率为49.4%-53.2%,煤的折合供电效率为42.4%-44.6%,与IGCC(动力部分相同时为44%-46%)相比供电效率降低1-2个百分点,但是投资大约降低30%。本文的研究开拓性地为煤的清洁高效利用提供了新途径。     

循环参数对微型有机朗肯循环系统性能的影响

为探究ORC系统循环参数对系统性能的影响,以R123为工作流体,在热力学分析的基础上对微型ORC系统建立数学模型,探究工质质量流量、冷却水流量以及热源温度对ORC系统性能特征的影响,结果表明三者的增加均能提升系统循环净功、循环热效率、发电功率以及发电效率,从而有助于提高系统的热力性能,系统循环净功与发电功率最大值分别为0.558 kW、0.167 kW;系统所达到最大热效率和最大发电效率分别为8.96%和2.61%。     

新型氢氧——燃煤联合循环系统热力学性能分析

本文在传统燃煤发电机组和氢氧联合循环的基础上,提出一种新型的氢氧-燃煤联合循环系统。该系统把超超临界燃煤机组与氢氧联合循环相耦合,实现了氢能和燃煤的高效利用,丰富了两种燃料的利用形式。本文使用EBSILON对该系统进行了初步模拟,研究结果表明,该系统在蒸汽初压为25.6 MPa,最高温度为1300℃时,发电效率可达到49.74%,并可通过提高循环最高温度和燃气透平膨胀比达到更高的发电效率。