利用液化天然气冷能的低温动力循环

提出一种带吸收器的混合工质低温动力循环,LNG和海水分别为冷源和热源。以单位LNG输出功和可用能利用率为性能参数对循环进行计算,并对采用四氟甲烷（CF₄）/丙烷（C₃H₈）和乙烯（C₂H₄）/丙烷（C₃H₈）新型混合工质循环与常规丙烷朗肯循环（ORC）进行比较。结果表明,本循环明显优于常规丙烷朗肯循环,单位输出功和最大可用能利用率分别比朗肯循环提高了66.3%和79.6%,最佳LNG利用温度分别为-59.6℃和-54.6℃。     

利用LNG冷能与工业余热的有机朗肯循环研究

本文提出用有机朗肯循环同时回收LNG冷能和工业余热,选择乙烷作为工质,对循环进行了详细的热力分析.分析结果表明,随着蒸发压力的升高,循环热效率及做功量都增大;当蒸发器出口温度低于240℃,蒸发压力取值较高时,冷凝器会出现不允许出现的负夹点温差,冷凝器换热不足,换热后不能使LNG达到汽化的最终温度;利用温度低于260℃的工业余热与LNG冷能时,为解决原循环高压力下冷凝器的换热不足问题,需在原循环的基础上增加一个换热器。     

低温热能有机朗肯循环工质选择及性能分析

工质的性能是影响有机朗肯循环性能的重要因素之一。基于工质热力性质、环保性等要求,选择R123、R600a、R601a、R245fa、R236ea、R245ca、R142b及R601作为循环工质,在不同的蒸发温度下,对其热力循环性能进行计算分析,从热效率、系统净输出功、效率等方面进行比较。结果表明:R123是适合低温热能有机朗肯循环系统的循环工质。同时研究分析了膨胀机进口温度和进口压力对系统性能的影响,发现工质以饱和蒸汽状态进入膨胀机膨胀做功,可以使系统性能达到最佳。     

回收LNG冷能的新型碳二烃两级膨胀朗肯循环

提出了一种新型的回收LNG冷能的两级膨胀朗肯动力循环,可以乙烯或乙烷作为工质。此工艺流程采用多股流低温板翅式换热器(MSCHE)作为主要设备,使工质两级膨胀并采用回热过程,可以使循环的冷能利用效率得到明显提高。针对此工艺分别以乙烯或乙烷为工质,与LNG直接膨胀结合和不结合,共四种方案采用HYSYS软件进行工艺模拟,并对模拟结果进行了比较和分析,可得出无LNG膨胀的乙烯两级膨胀工艺流程最为合理,其冷能和火用的利用率可以分别达到19.67%和21.75%。     

一种基于内燃机余热回收的冷电联供系统

本文建立一种基于内燃机余热利用的冷电联供系统,构建了热力学数学模型,研究了关键热力参数对联供系统热力性能的影响。结果表明:布雷顿循环透平膨胀压比的降低、压气机进口温度的降低及透平进口温度的增加,均有利于系统热力性能的提升;有机朗肯循环透平进口压力的增加能使得系统的电能输出及总效率增加;喷射式制冷循环喷射器进口工作蒸气压力增加能提高制冷量及制冷效率。为了获得联供系统的最佳设计参数和性能,采用遗传算法,对系统进行单目标优化,得出此联供系统最大效率能达到54.22%,此时电能输出为31.58 kW,制冷量输出为3.15 kW,系统能较好地回收内燃机余热。     

太阳能有机朗肯循环研究与应用综述

太阳能有机朗肯循环系统即采用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC),利用低沸点有机工质,将低品位的太阳辐射热能转换为高品位的机械能或电能进行输出,可进一步提高太阳能的利用率,降低系统成本。本文基于国内外相关研究成果,介绍了太阳能ORC系统及工作原理,分析了工质优选、系统性能分析与评价时所需要考虑的因素,并对太阳能ORC系统的改进与应用情况进行了综述。最后针对目前太阳能有机朗肯循环研究中存在的集热效率及系统效率不高、技术推广能力有限等问题提出了合理化建议。     

LNG冷能用于CO_2跨临界朗肯循环和CO_2液化回收

提出了一种利用LNG冷能的新方案。一方面,采用CO2作为工质,利用燃气轮机的排放废气作为高温热源和LNG作为低温冷源来实现CO2的跨临界朗肯循环。由于高低温热源温差较大,循环能够顺利进行;另一方面,从燃气轮机排放的CO2废气在朗肯循环中放出热量后经LNG进一步冷却成液态产品。这样,不但利用了LNG冷能,而且天然气燃烧生成的大部分CO2也得以回收。计算分析了相关参数对跨临界循环特性的影响,包括循环最高温度和压力对系统的比功和火用效率的影响,并分析了回收的液态CO2的质量流量的变化情况。结果表明,这种新的LNG冷能利用方案是一种环境友好的高效方案。     

槽式太阳能有机朗肯循环热发电系统模拟

本文借助TRNSYS软件建立了具有辅助锅炉,无蓄热和回热系统的典型槽式太阳能有机朗肯循环热发电系统,采用西安地区的气象参数作为输入,分析讨论了槽式集热器不同跟踪方式的差异、有机工质和蒸发温度对有机朗肯循环的效率和输出功率的影响、循环冷却水流量与输出功率的关系。模拟结果表明:在全年大部分时期,槽式集热器的南-北轴跟踪效率优于东-西轴跟踪;在相同条件下,采用蒸发温度高的有机工质,系统的输出功率和循环效率较好;对于不同的运行参数,存在一个最佳循环冷却水流量,使系统的净输出功率最大。     

基于粒子群算法的跨临界有机朗肯循环性能优化及工质筛选

本文针对跨临界有机朗肯循环进行了热力计算,并根据工质的热物性与环保性能以及对应循环的热力学性能等因素,经过一系列筛选过程最终优选出了10种综合性能较好的跨临界有机朗肯循环工质。热力计算结果表明,部分有机工质对应的跨临界朗肯循环的效率随膨胀机进口温度或蒸发压力的变化存在最优值。基于此,本文进一步采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对所选有机工质的跨临界朗肯循环性能进行了优化分析。优化结果表明,在所筛选的10种跨临界有机朗肯循环工质中非制冷剂工质propylene的综合性能最好,propane次之;而制冷剂工质中R143a的综合性能较好。     

内燃机余热回收有机朗肯循环系统研究综述

有机朗肯循环(Organic Rankine cycle, ORC)系统是一种回收内燃机余热的有效方案之一,目前受到越来越多的关注。由于内燃机余热形式多样,温度梯度大且存在变温特性,基本有机朗肯循环用于回收内燃机余热有一定难度。本文对内燃机有机朗肯循环系统的相关研究进行了综述,以余热最佳匹配循环为基础,分别从工质和系统结构方面对比分析了超临界ORC,混合工质ORC,双回路ORC和添加额外回路ORC四种方案。采用温熵(T-S)图映射法,根据有机朗肯循环与理想循环的接近度,总结了多种有机朗肯循环系统用于内燃机余热回收的潜力。分析发现在相同的循环系统下,具有较高临界点的工质和有较大的温度滑移的混合工质更有优势,相同工质下,双回路ORC和添加额外回路的ORC是解决内燃机余热波动的合理方案之一。     

燃气-蒸汽联合循环余热回收系统性能研究

燃气发电是我国城市供电的主要形式之一,针对LNG接收站一体的电厂发电模式进行研究,提出一种新型燃气-蒸汽联合循环热电联供系统,利用超临界CO₂布雷顿循环结合有机朗肯循环(ORC)辅助发电,将LNG作为冷源,对烟气余热进行三级利用。通过构建热力学和经济模型,以Aspen Plus软件模拟值为基础,结果表明:在消耗燃料1.704 kg/s(LNG)的条件下,联合循环净发电功率可达45 MW,供热量41.5 MW,余热利用率,热效率和?效率分别为88.50%,52.79%和46.69%。结合热-经济学与参数分析,利用Matlab优化后的最小单位发电成本为0.1529 CNY/kWh。考虑到碳排放价格,供电、供热、供气收益,燃料价格和设备成本,电厂每年的理想收益可达2989.5万元。     

电站中液化天然气可用冷能的回收利用

液化天然气（ＬＮＧ）具有大量可用冷能。本文提出一种高效回收ＬＮＧ可用冷能的方法,即以蒸汽动力循环中气轮机排出的乏气为热源,结合天然气直接膨胀和二次冷媒动力循环。并对该循环进行了详细分析,对其参数进行了优化。利用这种方法,ＬＮＧ可用冷能的回收效率可达５５％左右。     

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。     

LNG接收站利用低品位热源低温发电

LNG接收站需要大量的热能来加热气化LNG,降低燃气消耗可以减少操作费用。LNG接收站也要消耗大量的电能(2.83×107m3/天的气化量需要20～30MW)。利用LNG冷能低温发电能够显著减少操作成本,降低污染排放。采用中间流体Rankine循环的LNG低温发电流程,既可以生产电能,又可以输出指定温度下的产品天然气。该方案可以利用任何形式的低品位热源来气化LNG。模拟结果显示,气化容量为3.68×107m3/天的LNG接收站的低温发电系统,发电量为18MW,能带来每年0.7～1亿元的收益。     

基于LNG冷能的发电技术

液化天然气将成为人类在21世纪的主要能源之一。该文阐明了蕴涵在液化天然气中的巨大冷能利用价值,并指出两种利用方式:改善现有动力循环和相对独立的低温动力循环。前者主要体现在与燃气轮机及锅炉余热结合上,分析结果表明系统的热效率和火用效率普遍较高;后者则主要包括低温条件下的Rank ine循环、B rayton循环以及改进和复合的循环。总结了各种利用途径的特点和效果,同样说明了相当可观的液化天然气冷能利用价值。根据研究现状,最后指出了有待进一步研究和解决的诸多问题。     

利用LNG冷(火用)与工业余热的闭式Brayton循环的进一步分析

以超临界状态的LNG作为冷源,以工业余热作为热源的闭式Brayton循环,可以有效的利用LNG的冷(?)并回收工业余热。本文以(?)效率为评价准则,兼顾LNG冷(?)和工业余热的利用,对该循环进行了热力学分析。在分析过程中,利用以前分析所得的结论[1],选取的循环自变量数为4,针对不同的自变量、不同的LNG冷(?)和工业余热利用情况,对多种循环方案作了进一步(考虑了循环与冷、热源的匹配)较详细的热力学分析,并得出较明确的性能表达。     

基于LNG冷能利用的公交车空调制冷系统优化

公交车的LNG燃料蕴含大量冷量,目前尚未得到利用。文中就LNG冷能用于公交车空调系统低温送风和空调系统的过冷循环分别进行了优化分析。应用Cleland公式和VB编程计算,结果表明:LNG冷能用于12m公交车低温送风,空调制冷系统COP可提高6.8%～8.6%;将LNG冷能用于12m公交车空调系统的过冷循环,空调制冷系统COP可提高18.2%。     

一种利用LNG冷能的空气分离装置新流程

本文介绍了一种利用LNG冷能的空分装置新流程,其特征在于采用了由LNG冷能冷却的氮气内循环和氮气外循环低温压缩节流制冷系统、LNG的余冷冷却的氟里昂为载冷剂的压缩空气冷却系统和两段式LNG与循环氮气的热交换器。对不同工况的计算结果显示,生产每公斤液氧的能耗比不用LNG法节电60％-73.5％,理论上的节能效果优于在查阅文献和专利的其它方案。     

低品位热能有机朗肯循环发电技术进展

有机朗肯循环发电技术是基于有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC),利用低沸点有机工质,将低品位的余热资源转换为高品位的电能的先进技术,能够有效提高能源的利用率,减少能源损失。针对工业过程中大量中低温余热受到各种限制难以回收利用难题,全面综述了有机工质朗肯循环低温余热发电技术现状和进展,具体包括循环工质、关键设备、系统优化以及产业应用等。分析表明,该技术可广泛用于地热能、生物质能、太阳热能等领域的低品位热能开发与利用,其产业化推广将有效提高普遍存在的低温余热利用效率。