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。     

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。     

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。     

发电与制冷相结合的LNG冷能梯级利用技术研究

随着我国对环境保护的重视,LNG作为一种清洁、高效的能源越来越受到青睐。发电与制冷相结合的LNG冷能梯级利用技术由于其节能、环保、技术成熟而且实现冷能的高效利用成为重要研究课题。以某LNG接收站为背景,提出了LNG冷能朗肯循环发电与空调制冷相结合的工艺,并对将其应用于实际工程之中。该工艺将LNG冷能包括分为高品位发电工艺和低品位空调制冷工艺,通过对系统设备的选型、总投资及经济效益分析得出结论,在LNG冷能发电系统中增加空调制冷系统可大幅提高机组的经济效益,具有较高的推广价值。     

低温空分系统中压缩余热利用研究进展

低温空分系统是煤化工、冶金和航天等重要领域的关键支撑之一。然而,作为低温空分系统最大的耗能单元,空气压缩机的效率提升已接近瓶颈,压缩能耗居高不下,产生大量低品位、低能量密度的压缩余热,有效利用该部分余热可望成为提升压缩过程能效的重要突破口。本文首先从热力学角度对不同压缩过程进行了分析,总结了空分应用中压缩过程的主要特点,分析了减少压缩能耗的基本方向。在此基础上,对低温空分系统中压缩余热的特殊性进行了总结凝练。最后,立足于直接热利用和能量品位提升两个视角,从相对广义的压缩余热利用逐步聚焦到空分系统内压缩余热利用,综述了国内外的相关研究进展,并展望了空分压缩余热利用的未来研究与应用方向。     

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。     

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...     

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。     

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。     

低温发电用翅片管换热器传热特性的数值模拟分析

为了深入研究低温余热发电系统用翅片管换热器的传热特性,文中建立了翅片管换热器计算模型,对工质R123在翅片管换热器内的传热性能进行数值模拟,比较管内工质R123在不同流速与温度时的换热特性,利用最小二乘法原理,对烟气侧和工质侧的换热关联式进行了拟合,得到了二者的换热准则方程,此外,利用实验方法对模拟结果进行验证。     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

Development of a wide range-operable,rich-lean low-NOx combustor for NH3 fuel gas-turbine power generation

Low-NOx NH₃-air combustion power generation technology was developed by using a 50-kWe class micro gas-turbine system at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Japan, for the first time. Based on the global demand for carbon-free power generation as well as recent advances involving gas-turbine technologies, such as heat-regenerative cycles, rapid fuel mixing using strong swirling flows, and two-stage combustion with equivalence ratio control, we developed a low-NOx NH₃-air non-premixed combustor for the gas-turbine system. Considering a previously performed numerical analysis, which proved that the NO reduction level depends on the equivalence ratio of the primary combustion zone in a NH₃-air swirl burner, an experimental study using a combustor test rig was carried out. Results showed that eliminating air flow through primary dilution holes moves the point of the lowest NO emissions to the lesser fuel flow rate. Based on findings derived by using a test rig, a rich-lean low NOx combustor was newly manufactured for actual gas-turbine operations. As a result, the NH₃ single fueled low-NOx combustion gas-turbine power generation using the rich-lean combustion concept succeeded over a wide range of power and rotational speeds, i.e., below 10–40 kWe and 75,000–80,000?rpm, respectively. The NO emissions were reduced to 337?ppm (16% O₂), which was about one-third of that of the base system. Simultaneously, unburnt NH₃ was reduced significantly, especially at the low electrical power output, which was indicative of the wider operating range with high combustion efficiency. In addition, N₂O emissions, which have a large Global Warming Potential (GWP) of 298, were reduced significantly, thus demonstrating the potential of NH₃ gas-turbine power generation with low environmental impacts.     

废热溴化锂吸收式动力、冷、热量梯阶转换系统分析

介绍了一种利用溴化锂溶液的热力学特性,合理安排废热回收的废热溴化锂吸收式动力、冷、热量梯阶转换系统。该系统将其中一部分高品位的能量进行动力转换,其余转换成热量和冷量,实现能量梯阶转换,提高废热能源中可用能的合理利用率。利用自编的计算程序对系统的废热回收量以及能量利用与转换做了详细分析,得出烟气进出口温度对系统的能量转换的影响。