基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供系统

将水平井蒸汽辅助泄油(SAGD)技术运用于稠油开采可提高采收率,对超稠油油藏的开发具有重要意义。但伴随着SAGD工程的生产运行,大量中低温余热热能被浪费。针对稠油开采余热利用问题,本文设计了一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供系统,构建了系统热力学模型,利用Aspen HYSYS软件进行模拟计算,分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明:卡琳娜循环的蒸发压力降低,透平进口温度增加,以及调整氨气组分为0.7,均有利于增加循环发电量、余热回收率和拥效率;低温制冷循环压缩比和冷凝温度的降低,可以提高制冷量和制冷效率;按卡琳娜循环余热回收率92.5%计算,系统最多可回收余热9.25×10~5 MJ/h,按0.9 CNY/kW·h电价计算,系统可带来约270万元/年的经济效益。     

基于新型S-CO2动力循环的内燃机余热回收

为了有效回收内燃机的废热,基于超临界CO₂(S-CO₂)再压缩循环,提出了一种新型的S-CO₂动力循环,并建立了相应的热力学模型,以分析系统的热力学性能,研究透平入口温度和系统压力对循环性能的影响。结果表明,在设计工况下,系统的净输出功为33.06 kW,热效率和效率分别可以达到35.86%和67.90%,余热回收率为58.70%。随着高压透平入口温度的升高,循环效率增加而净功减少。随着低压透平入口温度升高,循环效率和净功均增加。此外,存在再压缩机出口压力使净功和循环效率达到最大。     

一种输出冷功比可调的新型功冷联供系统性能研究

本文提出一种新型氨水功冷联供复合循环系统。该系统包括一个氨水工质动力/制冷子循环和一个吸收式制冷子循环,并通过分流和混合过程耦合而成,其主要特点是当工作参数保持不变时,只改变分流比即可使系统输出冷功比在一定范围内连续变化。新系统可采用燃气轮机、燃气内燃机或高温燃料电池的排烟等中低温余热作为该系统的驱动热源。对分流比和再沸器出口工质温度变化对系统性能的影响进行了参数分析,结果表明,通过增加分流比可提高系统的输出冷功比和系统的联供效率。     

超临界CO2布雷登循环热电联供系统多目标优化

本文研究了以超临界CO₂布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。     

冷热联供的空气制冷不可逆循环分析

本文分析了压气机排气余热利用的冷热联供回热空气制冷不可逆循环,并建立了仅忽略系统内所有换热器流动阻力损失的循环工作性能系数(COP)计算方程式。用该方程分析研究了透平膨胀机与压气机等熵效率、压缩机排气余热度、降温比、传热温差、压比等参数对系统COP值的影响,发现膨胀透平等熵效率提高对COP值的贡献远大于压气机效率同样提高的功效;在其它参数确定时,存在最佳压比,可使系统工作性能系数在该条件下达极值。在优化参数配置下,用于空气调节的冷热联供回热空气制冷不可逆循环的COP值可达2左右。     

氨吸收式串联型动力/制冷复合循环

本文提出了一种新型的采用氨水混合工质的动力／制冷复合循环,该循环以中低温工业余热或燃气轮机排气为热源,将动力、制冷子循环采用串联方式连接,基础循环工质为氨质量浓度为0．27的氨水溶液,热源为365℃／104．3 kPa 的热空气,透平进气参数为350℃／3750 kPa,,以热效率η1、(火用)效率η2作为评价准则,模拟计算表明本循环的热效率η1 为17．8％,炯效率η2为45％,通过与其它有代表性的分供系统及联供系统进行热力性能方面的比较,表明本循环η1、η2均有不同程度提高。     

余热驱动的吸收压缩复合式低温制冷系统研究

本文研究了一种完全由余热驱动的吸收压缩复合式低温制冷系统。该系统由混合工质动力子循环和吸收压缩复合式制冷子循环有机耦合而成,模拟计算结果表明,该系统在制取-55℃冷量时的整体性能系数和效率分别达到了0.357和28.02%,分别比参比系统提高了19%和57.77%。通过分析和循环耦合分析,揭示了该系统的节能机理。另外,还研究了动力子循环工质浓度、透平入口压力和压缩机出口压力对系统热力性能的影响。结果表明,为了保证较高的热力性能,这三个影响因素均存在最佳值,且其中压缩机出口压力最为敏感。经济性分析指出,新系统比投资比参比系统相对减小了12.23%。本研究为分布式供能系统提供了新的余热利用方法。     

极端高温环境下空气源热泵冷热水机组制冷实验研究

针对现有空气源热泵冷热水机组高温环境运行效果差、效率低、排气温度过高导致停机等问题,设计一套基于准双级压缩循环理论,以R410A为制冷剂的中压补气型空气源热泵冷热水机组。在50℃极端环境温度下,采用中压补气技术,对系统的制冷性能进行实验研究。结果表明:(1)系统出水温度由10℃增至15℃时,制冷量增加77.28%,EER提高59.02%,系统的制冷量、功率和EER均随出水温度的升高而增加;(2)相较不补气模式,系统排气温度由111.9℃降至106.23℃,制冷量由14.14 kW增至16.05 kW,可有效降低排气温度,提升制冷量,能更好提高系统超高温制冷时的稳定性。     

基于吸附制冷的微型冷热电联供系统实验研究

设计并建成一套小型燃气内燃机和高效余热吸附制冷机相结合的微型冷热电联供实验系统,对其在不同工况下的运行参数和特性进行实验研究,分析了联供系统的节能经济性。联供系统可以同时提供峰值发电量12kW,峰值制冷量9kW或峰值供热量28kW。结果表明联供系统热电联供节能性优于冷电联供,热电联供一次能源利用率均在70%以上.当天然气价格为1.8元/Nm~3和电价0.61元/kWh时,系统投资回收期低于4年.     

低温空气制冷系统性能数值模拟

采用集总参数法建立升压式低温空气制冷系统的数学模型,并用EES软件编制计算机程序,对系统性能进行模拟,分析压气机进口压力和回热器对系统性能和除湿效果的影响。结果表明:在系统中增加一级回热器可大幅提高系统的制冷量和COP,COP最多可提高约44%;而在系统中增加二级回热器可大幅提高系统的除湿效率,最大除湿效率约为47.6%,但对提高系统制冷量和COP效果不大;压气机进口压力的升高可大幅提高系统的制冷量和COP,而制冷温度的升高会导致涡轮进口空气的含湿量增加。     

余热驱动热耦合多级自由活塞斯特林热电联供系统研究

我国工业余热资源丰富,尤其是中低温余热具有巨大的回收利用潜力。本文提出采用热耦合多级自由活塞斯特林发电机来构建余热回收利用系统,可有效拓宽余热利用温度范围,减小余热热源传热损失。首先基于热声理论,从声阻抗角度计算考察了单级自由活塞斯特林热电联供系统在变温和变充气压力等工况下的性能;然后对一台三级自由活塞斯特林热电联供系统进行解耦计算,分别考察了供水温度、单级加热量、工作压力等因素对系统性能的影响;最后开展了实验研究,在420/350/300℃热端温度及22/22/18 kW加热量下获得自由活塞斯特林热电联产系统净输出电功10.09 kW,供热量45.29 kW,对应总热电效率为16.27%,综合热利用率为89.32%,各级相对卡诺效率分别为30.90%、32.10%、36.08%,展现出重要的应用前景。     

低温空气制冷速冻系统性能的实验研究

对使用空气动压轴承的升压式空气制冷速冻系统进行了实验研究,分析了压气机进口压力、散热器冷边风量及回热器对系统性能的影响。实验结果表明:增大压气机进口压力和散热器冷边空气流量均可降低涡轮出口温度,提高系统制冷量;系统COP随着压气机进口压力的升高而增大,但是增大幅度逐渐减少;系统增加回热器后,涡轮出口温度最多可降低约67%,系统制冷量和COP最多约可增加45.5%,其中涡轮出口温度最低约可降至-50℃,系统COP最大可达0.7左右。     

有机朗肯循环与吸附制冷串级连接的可行性研究

提出了一种新型串级连接,即将有机朗肯循环(ORC)与氯化钙/氯化钡两级吸附式制冷机组串联起来。ORC系统工质选为R245fa,假设等熵效率与功电转化效率乘积为0.4,当膨胀机进口压力从0.6 MPa变化到1.1 MPa,能量效率、效率、发电量变化范围分别是3.9%~5.5%、34%~31.5%、392~600 W,如果增加回热器后,能量效率从4.2%变化到6.0%;利用压缩空气模拟工质R245fa推动膨胀机,当进口压力为1 MPa时,膨胀机的等熵效率与功电转化效率乘积是0.53,发电量为300 W;两级吸附式制冷系统,当热源温度从75℃变化到95℃,制冷量、能量效率及媚效率变化范围分别是1.42~2.2 kW、13.4%~16.8%、18.1%~16.6%;有机朗肯循环与两级吸附制冷串连起来,热源温度为98℃时,系统总的能量效率为11.8%,媚效率为23.7%,发电量为560 W,制冷量是2.2 kW.     

新型甲醇化学回热与海水淡化联产系统

本文提出了一种结合甲醇化学回热循环与低温多效蒸馏海水淡化系统的新型联产系统。该系统利用化学回热循环的余热驱动海水淡化子系统,同时海水淡化生产出的淡水部分供化学回热循环所需,实现了系统水电化工联产。文中对该循环进行了热力性能研究,当注汽率为0.04、透平进气温度为1308℃的基本工况下,循环电水比为543 kJ/kg、效率为46.2%;相对同输出分产系统,节能率达到19.3%;参数敏感性分析表明注汽率对循环的影响较为显著。     

燃料电池余热驱动吸附制冷复合系统实验研究

回收低温质子交换膜燃料电池运行过程中产生的约70?C低品位废热实现高效制冷是提高冷电联供系统总效率的关键。本文研制并搭建了吸附制冷与固体除湿空调复合系统实验平台,利用燃料电池余热驱动实现高效制冷除湿。实验结果表明,复合系统能有效被70?C低品位余热驱动。提高入口空气的温度或相对湿度能有效提升系统性能,制冷量和COP分别达3.95 k W和0.539。经计算,采用该复合系统回收利用燃料电池产生的70?C低品位余热能大幅提高系统总效率,可达67.3%。     

微型冷热电联供系统集成与实验研究

简要介绍了微型冷热电联供系统的结构与功能,这种系统采用小型燃气内燃机和新型高效固体吸附式制冷机组集成实现冷热电联供。具有效率高,污染排放低,占地面积小,初投资少等特点,可用于家庭、宾馆及会议场所等实现冷热电联供。搭建了微型冷热电联供系统性能测试试验台,并进行了系统性能试验研究,该系统可以实现额定发电量12kW,最大供热量28.1kW(95℃热水)和最大制冷量9kW的目标,为下一步联供系统能量管理和优化运行控制奠定基础,所形成的能量管理方案可以应用到任何大型冷热电联供系统中。     

高效太阳能热发电系统性能分析

为了提高太阳能热发电站的发电效率,提出了耦合空气轮机、汽轮机及热力塔为一体的太阳能发电系统。在该系统中,吸热器吸收的太阳能加热压气机所压缩的高压空气,多余的热量被储存在储热装置中以在无阳光的时候维持电站正常运转。被加热后的高压空气驱动透平后排入余热锅炉产生蒸汽驱动汽轮机,余热锅炉的排气以及冷却汽轮机凝汽器的空气进入热力塔底部驱动风力涡轮。本文建立了该系统的热力学模型并对系统效率作了计算,计算中对水蒸汽动力循环的参数做了优化。计算结果表明,该系统相比传统的太阳能热电站发电效率明显提高,在环境温度为15℃、空气轮机组透平进口温度为700℃、热力塔高度400 m以上时,空气轮机工作在有回热热效率高的工作模式下,系统循环效率超过了50%,该太阳能电站总的能量转换效率将可达到33%。     

双源混效吸收式制冷机的热力学特性

内燃机型冷热电联供系统的一个重要问题是如何有效利用两种不同品位的余热。本文以双源混效吸收式制冷为对象,就同时利用高温烟气余热和低温缸套水余热制冷进行研究;重点讨论了并联与串联两种结构模式,指出了双源工况下的热力制约关系,给出了并联模式在不同热源比下的特性。研究表明,串联模式易引起高压发生器正压运行,而并联模式可避免这一问题。以一台16 kW内燃机的余热为例,当部分负荷率变化时,制冷COP处于0.78到0.96之间。     

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%。     

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CO_2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,■效率0.51。■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■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、■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。