低温地热有机朗肯循环混合工质设计初探

地热作为一种在地球上广泛分布的可再生能源,可利用的温度较低。有机朗肯循环ORC是一种有效的利用低温热能发电的途径。对于不同温度的热源,采用合适的工质,可以提高系统的发电效率,因此工质的选择是关键。本文针对170℃,150℃,130℃的热源,构建了适合的五种混合工质,并进行了热力循环、环保性和安全性的计算。结果表明,与纯工质相比,混合工质可以平衡环境、安全以及系统性能等多方面的要求,达到综合最优的效果。     

超临界有机朗肯循环工质的选择

以8种有机工质(R134a.,R22,R32,R227ea,R143a,R218,RC318,R152a)作为研究对象,对其超临界有机朗肯循环的单位净输出功、循环效率、循环功比、膨胀机入口体积流量等参数进行了理论分析,结果表明以R152a和R134a为工质的超临界有机朗肯循环具有较高的单位净输出功和循环效率,以及较小的体积流量。而采用回热循环可进一步有效提高循环效率。     

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。     

非共沸工质有机朗肯循环的热力学分析

通过热力学推导,给出了基于Jacob数和蒸发冷凝温度之比来预测理想非共沸工质有机循环热效率和输出功的理论公式,同时与利用Matlab编程计算的数值计算模型进行了对比.同时以空气作为热源,采用水冷的方式,以R227ea/R245ca作为工质,研究了不同的冷却水温升和冷却水进口温度对其不同质量分数下的输出功的影响.结果发现,当冷却水温升小于工质的温度滑移时,二者相等时存在输出功的当地最大值;当冷却水温升大于工质的温度滑移时,温度滑移最大时存在输出功的最大值。在相同的冷却水温升下,冷却水的进口温度越低,工质相同质量分数下输出功越高,同时最大输出功对应的工质质量分数不变。     

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。     

液化天然气冷能发电效益分析

通过分析LNG的温焓、温熵特性和不同压力下的可用能,揭示LNG冷能发电循环效率最大化原则和影响可用能利用率因素。同时对实际有机朗肯+直接膨胀复合循环进行参数计算,分析循环在不同压力下的LNG冷源条件下的效率及变化特点,并与不可逆卡诺循环和普通朗肯循环进行比较。结果表明,各种循环都存在一个最佳LNG冷能利用温度,使得循环性能最佳,而且随着LNG汽化压力的增大,循环效率呈下降趋势。在LNG汽化压力较高的情况下,回收直接膨胀功使得复合循环的效率及可用能利用率明显优于普通有机朗肯循环。     

以二氧化碳为工质的朗肯循环特性分析

主要研究利用温度较低的废热通过朗肯循环的方式进行发电,选取了几种常见的工质R22,R600,R123,R134a,R12和二氧化碳作为朗肯循环的工质。经过模拟计算发现,二氧化碳跨临界循环在理论上可以达到较好的热效率。随后,又计算了考虑到非等熵压缩和膨胀,存在回热器(逆流换热)和过热度对二氧化碳循环效率的影响,最后发现在设定的工况下,比较接近实际结果的二氧化碳跨临界朗肯循环的热效率。     

混合工质(R227ea/R245fa)有机朗肯循环的动态特性研究

本文以R227ea/R245fa混合物为工质,建立了有机朗肯循环的动态模型,对不同组分混合工质的动态特性表现及稳态性能进行了分析比较。研究发现,系统响应速度与工质的质量流量、换热强度及工质物性都有着密切的联系。工质流量较大及潜热较小的工质系统热惯性更大,其响应时间更长。当混合工质R227ea/R245fa质量配比为0.5/0.5时,系统的净功最大,而最大热效率出现在R227ea/R245fa的质量比为0.4/0.6的工质系统。对于R245fa质量分数较大的工质系统,需要更加注意对蒸发器出口过热度的控制。     

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%。     

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。     

LNG冷能用于CO2跨临界朗肯循环和CO2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。     

LNG冷能空分系统多工况操作的分析

空分装置是高耗能过程,系统所需的温度比LNG温度还低,因此空分装置不仅使LNG冷能得到最佳利用,同时也大大降低了系统能耗。文中针对LNG夜间输气负荷降低、LNG冷量波动影响空分装置连续稳定性操作的问题,通过改变冷能空分装置的操作参数,在变负荷和产品分布等工况下进行系统的分析,揭示空分装置随LNG冷量负荷变化的系统能量的分布和利用率,从而指导空分装置如何在LNG冷能供应波动时,改变装置生产负荷及气液产品量,来维持空分装置连续稳定运行。     

基于LNG冷能的海水冷冻淡化机理研究

为利用液化天然气(LNG)的冷能实现海水冷冻淡化,研究了海水在超低温环境下的冷冻淡化机理,试验测试了海水在不同冷冻条件下的制冰淡化性能参数,分析了各因素对海水冷冻淡化过程的作用机理及性能影响,比较得出了该工艺系统的最优运行参数。该研究结果为基于LNG冷能的海水冷冻淡化系统工艺设计提供了重要的参考依据。     

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...     

LNG冷藏车冷量回收的各种方法比较分析

液化天然气(LNG)是一种绿色的汽车燃料,LNG冷藏车是以LNG为动力燃料.存储在111K下的LNG在汽化升温过程中会释放大量的冷量,通过对冷量回收,用于低温冷藏车的冷藏运输,具有节能和环保的双重意义.文中分析了LNG冷藏车的特点,针对传统LNG冷藏车制冷方式的缺点,通过三种改进方案得以解决,并对三种方案的特点进行分析...     

利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程比较

淡水资源缺乏已成为全球性问题,海水淡化方法的研究也日益引起重视。液化天然气在气化时有大量冷能可以利用,考虑到冷冻法海水淡化需要大量冷能,可以把LNG的冷能和冷冻法海水淡化结合起来,形成利用LNG能冷的冷冻法海水淡化流程。文中以间接冷冻法为例,介绍了LNG冷能在海水淡化中的利用;并针对系统中冷媒是否相变而提出了无相变流程和有相变流程,通过HYSYS软件进行模拟,比较分析了各自的优缺点。结果说明无相变流程设备简单、控制方便,但冷媒质量流量大;有相变流程冷媒质量流量小,但流程、设备与控制均较复杂,气相部分体积流量较大,使得气态管路直径较大,相应的换热器尺寸也会更大。