低温太阳热与乙醇化学链燃烧的系统研究

探索并提出低温太阳热能与乙醇一氧化镍化学链燃烧相结合的新颖能量动力系统。该系统利用中低温太阳热能提供乙醇和氧化镍反应热,将低温太阳能转换为高品位化学能储存在固体金属氧化物中。基于图像[火用]分析方法,明确地指出乙醇化学链燃烧能量释放过程燃烧[火用]损失减小和低温太阳热品位提升的机理。本文对新循环进行了分析,相比常规联合...     

低温太阳热与甲醇化学链整合能量释放机理实验初探

本文在低温太阳热能与CH3OH-Fe2O3化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统的基础上,进一步探讨了低温太阳热能品位提升的内在规律,分别揭示出辐照强度与CH3OH-Fe2O3反应特性、低温太阳热能品位提升的关联关系.本文采用溶胶凝胶法制作了Fe2O3反应颗粒,在热重反应器中进行了模拟太阳热能与甲醇化学链实验的初步研究,通过电镜,分析了反应前后金属氧化物的表面形貌特征.研究成果将为低温太阳热能与化学链燃烧整合能量释放新机理的研究提供理论依据和基础实验数据.     

基于甲醇化学链燃烧的新型燃气轮机间冷循环

本文提出一种新颖的甲醇化学链燃烧动力循环系统.该系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇和Fe2O3反应热,将间冷的低温热转换为高品位化学能;同时得到预冷的空气吸收燃烧产物Fe2O3的显热,降低了还原反应的温度.与常规化学链循环相比,该循环利用间冷的热量代替高温Fe2O3的显热提供还原反应的反应热,系统内能量品位匹配更加合理.根据图像(火用)分析方法,阐明了甲醇化学链燃烧过程(火用)损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以常规化学链循环为参照,研究了其性能.新循环的效率较高,同时可以实现CO2无能耗的分离.     

基于化学链燃烧的氢氧联合循环

提出一种新颖的基于化学链的氢氧联合动力循环系统,该系统利用透平余热提供化学链中天然气和Fe3O4反应热,将余热转换为高品位化学能。系统综合了化学链零能耗分离CO2和氢氧联合循环高效率的优点。与化学链燃烧联合循环相比,该循环取消了余热锅炉和底循环,系统内能量品位匹配更加合理。根据图像分析方法,阐明了化学链氢氧联合循环中损...     

耦合化学链燃烧和有机朗肯循环的多联产系统

本文将甲醇化学链燃烧间冷循环和内置CO_2超临界热泵的有机朗肯循环集成,提出了一种新的分布式冷热电多联产系统。以外置热泵循环为参比系统,利用ASPEN Plus对新系统和参比系统进行热力学模拟计算,并通过图像(?)分析方法(EUD分析法)对两系统的关键对比部位进行了(?)损失图像比较。结果表明,新循环的(?)效率和能量利用率分别比参比循环高约4%和20%,同时可以实现动力系统和CO_2分离技术一体化。     

CO_2/焦炭气化发电系统的热力性能研究

探索并提出一种新型煤气化发电系统,通过将煤炭的碳氢组分分级气化过程和化学链燃烧过程进行整合,来减少能量转换过程中的不可逆损失,实现能量的梯级利用。该系统以CO_2为气化剂,来气化含碳量较高的焦炭,从而制得高浓度的CO。分析表明,新系统的热效率可以达到约49%,(?)效率约为47%,比传统的IGCC热效率和(?)效率均高出约6个百分点。新系统为化石燃料的合理高效利用提供了一种有效途径。     

新型甲醇重整–化学链氢电联产系统热力学分析

本文提出了一种新颖的甲醇重整–化学链发电制氢联产系统。该系统利用化学链燃烧氧化反应的显热给甲醇重整制氢部分提供反应热,充分利用了甲醇重整制氢的驰放气,同时实现了Fe_2O_3高温热的合理利用,使新系统内部能量品位的匹配变得更加合理。重整反应部分温度为250℃左右时,该新型联产系统的效率达到了61.8%,展现出了良好的热力学性能。本文对该系统进行了分析,并以常规制氢和化学链燃烧耦合发电系统为参照进行了对比,研究了其性能。新系统的效率较高,同时实现了CO_2的无能耗分离。     

太阳能与LNG冷能耦合发电系统研究

基于能的梯级利用和品位提升原理,本文提出一种耦合太阳能和LNG冷能应用的新型燃气-氨水联合循环发电系统。该系统将中低温太阳热能间接转化为高品质电能,以氨水作为朗肯循环工质,并最大化地利用LNG冷能。从系统性能和节能潜力出发,该系统热力学第一定律效率达65%~75%,系统(火用)效率达56%~64%,均远高于常规天然气基联合循环,而引入中低温太阳热能、高温燃气新途径利用、氨水工质朗肯循环以及LNG冷能应用是系统性能提高的关键过程。本文为化石能源和可再生能源的综合互补应用提供了新思路。     

中低温太阳能-甲醇重整互补供能系统动力学提升与系统优化

本文考察了中低温-甲醇重整互补制氢及其与高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFC)结合的中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统,并分析、优化了两供能系统的性能。从动力学性能优化角度,研发了一种适用于甲醇重整制氢反应的新型复合金属氧化物纳米催化剂,并测试了不同反应物体积流量与反应温度下的催化剂性能。基于动力学实验结果,模拟了太阳能-甲醇重整互补供能系统的性能。模拟结果显示,在太阳直射辐照强度为1000 W·m^-2、反应物体积流量为1.70 mL·min^-1时,采用新型纳米催化剂的互补制氢系统太阳能制氢效率与能量利用总效率分别为52.5%与87.5%,比采用铜锌铝商业催化剂的系统提高了12.4个百分点和3.3个百分点。如将重整产物气用于高温质子交换膜燃料电池发电,则太阳直射辐照强度为10000 W·m^-2、反应物体积流量为1.75 mL·min^-1时,中低温太阳能-甲醇重整互补发电系统太阳能净发电效率(40.9%)比应用商业催化剂的系统提高10.4个百分点。     

化学链燃煤系统的过程模拟

化学链燃烧是一个基于(近)零排放理念的先进能源利用技术。针对以NiO/NiAl_2O_4为氧载体的煤直接化学链燃烧系统,本文利用Aspen Plus软件进行了详细的模拟计算和热力学分析,研究了主要运行参数对系统性能的影响,得到了系统优化的运行工况,即燃料反应器的温度和压力分别为816.41℃和0.1 MPa,空气反应器的温度和压力分别为1200℃和0.1 MPa,氧载体煤北为14.0,空气煤北为7.8;并北较和评价了化学链燃煤系统和常规空气燃煤系统,发现化学链燃煤系统在热效率、(?)效率、碳捕捉率、NO_x和CO排放量等方面有优势,但SO_x排放量与常规燃煤系统相近。     

LNG化学能与冷(火用)综合梯级利用的多重联合循环

本文提出了综合梯级利用LNG化学能和冷(火用)的多重联合循环。住对多重联合循环系统集成的设计构思基础上,通过不同物性工质和不同循环方式的系统集成,实现了LNG化学能和冷(火用)的高效梯级利用。新循环的(火用)效率与参比循环相比提高了2.3个百分点。本文成果为更高效综合利用LNG提供新的构思和方案。     

利用LNG冷能的混合工质中低温热力循环开拓研究

为提高中低温余热回收动力系统性能,本文在常规混合工质热力循环（火用）分析基础上,提出了结合LNG冷能利用的新型混合工质热力循环。通过与LNG的有机结合,混合工质热力循环热效率提高14.5个百分点,（火用）效率达到53.6％。为进一步揭示效率提高的原因,我们比较了常规混合工质热力循环与LNG-混合工质热力循环的（火用）损失变化情况。结果表明:LNG-混合工质热力循环高效的关键在于循环平均放热温度的降低以及工质蒸发过程与冷凝过程换热的合理匹配。而LNG冷能的梯级利用则是系统具有较高（火用）效率的根本原因。     

与SOFC整合的CO2准零排放IGCC新系统研究

本文研究与SOFC整合的CO2准零排放IGCC系统。基于总能系统思想和系统集成方法,本文提出了O2／CO2循环与SOFC-CC结合的双循环CO2准零排放系统,对SOFC-CC循环系统特性及主要参数进行了优化分析,对新系统性能进行了分析研究,还与其它准零排放IGCC系统进行了比较。研究结果表明:新系统在回收CO2后系统效率有大幅度提高,与基准系统相比系统效率高7个百分点。本文研究成果为CO2准零排放IGCC系统研究提供了新的思路和方案。     

水煤浆与干粉给料方式两种IGCC系统的(火用)分析

通过将煤气化过程与联合循环系统相结合,IGCC成为目前最有发展前途的洁净煤技术之一.但以往对IGCC系统的研究多集中联合循环或气化过程本身,而忽略了气化效率对系统整体性能的影响.为揭示气化过程与系统性能之间联系,本文对Texaco与Shell公司的两个IGCC系统实例分别进行了流程模拟和(火用)分析,并着重从热力学角度比较了系统煤气化部分的差异对系统整体性能的影响,得出结论:Shell煤气化技术与Texaco煤气化技术相比,气化过程的(火用)损失相对减小15%,冷煤气效率提高2.6个百分点,系统热转功效率上升2.1个百分点.本文研究成果为IGCC系统进一步改进提供了热力学基础理论支撑.     

基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统

本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统.该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源.(火用)分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失.本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路.     

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较.分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的(火用)效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率.     

太阳能高温电解水蒸气制氢系统热力学分析

本文对太阳能高温电解水蒸气制氢系统进行了设计.该系统以太阳能为唯一的一次能源,采用太阳能分频技术,提供高温电解水蒸气制氢所需的电能和热能.此外,利用余热回收器回收电解产物的余热.热力学分析表明:(1)系统制氢效率可达34.8%;(2)太阳能聚光-分频热电联产装置是系统能量和(火用)损失最大的环节.提高电解温度和降低操作电压可减小电解环节的(火用)损失.     

利用LNG冷(火用)的准零CO2排放循环探析

本文研究利用LNG冷(火用)来完善燃用它的热机性能,既提高了效率,又能回收用LNG燃料热机的唯一主要排放-CO2.这种系统的温度区间横跨大气温度,会有很多新的特点值得探索.作为前期研究,本文建议了两种新循环,分别基于Brayton循环与超临界Rankine循环,且分别适用于LNG超临界及亚临界汽化过程.文中对此两种循环进行了分析计算与讨论,说明建议是可行的,热机效率可达60%以上,且同时基本回收所有燃烧产生的CO2.     

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。