中试规模的第二代增压流化床联合循环发电技术研究与开发

第二代增压流化床联合循环发电技术(2G PFBC-CC)是当前具有应用前景的洁净煤发电技术之一。东南大学热能工程研究所构建了2 MWt加压喷动流化床部分气化炉,对原有1 MWt增压流化床燃烧炉进行了改造,形成了较完整的2G PFBC-CC系统．经过二年多的调试和试验研究,验证了2G PFBC-CC工艺可行性和先进性,部分气化炉产生的煤气热值在4．2 MJ／Nm3以上,满足燃气透平的要求,排出的半焦可在PFB燃烧炉内稳定燃烧,飞灰含碳量在2％以下,系统碳利用效率在99％以上。     

太阳能与燃煤互补系统变工况热力性能研究

针对新疆昌吉地区典型330 MW燃煤机组提出了一种利用抛物面槽式太阳能聚光集热器进行互补发电的改造方案。依据昌吉地区的气象条件及燃煤电站全年实际运行性能参数,通过对互补系统在不同太阳辐照强度及不同汽轮机负荷下变工况性能的模拟分析,获得了互补系统在典型日及典型年的热力性能,揭示了关键运行及性能参数的变化规律。结果表明,互补系统年均净发电效率为15.0%,优于现有单一太阳能热发电技术。本文对传统燃煤电站的互补方案的设计和实施具有一定的参考价值。     

太阳能热气流电站系统研究

由于现有模型不足以准确描述太阳能热气流发电系统的物理机制,本文提出一个更完善的数学模型去分析太阳能热气流电站系统的相对压力分布和系统抽力．模型中考虑了太阳辐射和系统尺寸参数对系统相对压力和系统抽力的影响。以西班牙试验电站为例进行数值模拟,探索系统尺寸参数和太阳辐射对系统相对压力和系统抽力的影响。数值计算结果与理论分析具有良好的一致性．     

燃煤发电CO2捕集系统协调预测控制

基于化学吸附的燃烧后CO2捕集技术是最具应用前景的燃煤电站脱碳方法。然而,捕集系统与电站之间存在强烈的相互干扰,增大了整体系统控制的难度。为此,本文提出一种燃煤发电CO2捕集整体系统协调预测控制策略。为燃煤电站机炉系统和捕集系统分别设计预测控制器,并将当前及未来估计的汽机抽汽流量和烟气流量作为前馈信号送入预测控制器,以此实现两套系统间的相互协调和深度结合。仿真结果验证了所提方法的优越性和有效性。     

一种新型太阳能与生物质能互补发电系统

提出了一种CO_2近零排放的太阳能与生物质能互补发电系统,采用槽式太阳能集热与生物质能补燃有机结合的方式,工质水首先经过油水换热器,通过导热油间接吸收太阳能转变为370℃蒸汽,再通过生物质补燃转变为535℃蒸汽后进入蒸汽轮机组膨胀作功。模拟并分析了两种典型方案的热力学性能,设计工况下方案一系统出功为135.07 MW,发电效率为30.93%,方案二系统出功为152.03 MW,发电效率为29.59%。新系统有效解决了槽式太阳能单独热发电热效率低和生物质单独发电电站规模小的问题,为太阳能和生物质能的高效利用提供了一种新方法。     

第二代高温超导体研究与在聚变领域应用前景

简述了高温超导体的特点,系统介绍了第二代高温超导体的研究状况、制备工艺,并分析了第二代高温超导体在核聚变领域的应用前景。     

槽式集热器效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器炯效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器效率随运行参数的变化规律:平均辐照600 W/m~2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350℃,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场效率在设计辐照和偏离设计辐照时的特性规律,初步给出了热互补电站设计的原则。本研究结果为太阳能与火电互补发电技术的集热场设计提供了一个基本依据,具有较好的工程实用价值。     

电站空冷系统方案设计研究

蒸汽循环发电系统的主要特征是不断排放大量低品位热能。缺水矿口电力生产的限制性条件是电站冷却大量用水。直接空冷系统(GEA系统)不适应机组向大容量的发展,水循环间接空冷系统(Heller系统)其热效率较低。本文以1000MW电站为参考,研究间接空冷系统,旨在寻求一种节能省水、经济效益显著的电站空冷系统方案设计。     

660MW光煤互补系统动态特性仿真研究

光煤互补发电是一种将太阳能集热系统与燃煤发电系统在热力过程中耦合的发电方式,是应对能源结构多元化转型、节能减排的有效方案,降低光热投资的同时减小了燃煤电站煤耗。本文研究了槽式太阳能集热系统与燃煤机组高压加热器并联的互补系统的动态特性,获得了光照阶跃扰动和光煤流量分配比阶跃扰动下互补系统的动态特性。结果表明,互补系统功率随光照强度阶跃增加而增加,随光煤流量分配比阶跃降低先减小后略增大至稳态值,且功率的变化量和响应时间随并联级数增加而增加。     

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%。     

太阳能辅助燃煤发电系统蓄热运行策略优化

太阳能辅助燃煤发电已经被证明是一种有效利用太阳能的发电方式。与纯太阳能光热发电系统不同,太阳能辅助燃煤互补发电系统(下简称互补发电系统)中采用不同的蓄热运行策略将对互补系统的性能产生显著影响。本文针对槽式互补发电系统,建立了槽式太阳能集热场以及互补系统的数学模型,采用了真实的气象数据进行仿真模拟,研究分析了互补发电系统的年性能,得出了不同太阳能倍数、蓄热小时数对互补系统的太阳能发电成本LCOE的影响规律,并据此优化蓄热运行策略。其结果表明:三种策略中,削峰填谷策略是最适合互补发电系统的运行策略,在0.5蓄热小时数、1.2太阳能倍数下,其太阳能发电成本取得极小值,为0.064$/kWh。     

山东蚧口潮汐发电站

山东省海岸线较长,利用海潮发电的条件很好。因此省水利厅决定协助农村首先修建一处潮汐电站,取得经验以便全面推广。地点选定在荣城县蚧口,为了体现多、快、好、省的精神,采取边设计边施工,因陋就简,就地取材,发动群众修建了一处小型(10瓩)潮汐电站。蚧口位于荣城县石岛以西5公里,是有名的鱼港,属于石岛镇。电站从1958年8月23日开始施工,于9月10日建成,9月11日试车发电,效     

水泥窑余热发电辅助碳捕集系统分析

本文提出一种应用于水泥厂的基于余热发电技术的醇胺法碳捕集系统,针对余热发电系统和乙醇胺(MEA)碳捕捉系统建立模型,利用Visual Basic软件编程模拟余热发电系统,利用Aspen Plus软件模拟MEA法CO_2捕集系统。探讨了废气负荷、低压蒸汽温度、压力对余热发电系统性能的影响,废气负荷和解析塔操作压力对MEA碳捕捉系统中解析塔耗能的影响,并分析了系统的耦合和匹配关系。结果表明,该系统碳捕获率范围为8.6%~15.0%。     

空调压缩机余热温差发电系统设计

基于温差发电原理,利用家用空调制冷时压缩机出口的高温气体,设计了一种余热温差发电系统,并将其应用到家用空调中进行了试验研究。试验结果表明:利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。     

新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统

本文在深入分析燃煤电站CO₂捕获和汽水系统热平衡的基础上,提出一种新型燃煤发电-CO₂捕获-供热一体化系统。该系统通过汽水流程、碳捕获流程及地暖供热流程的有效集成,实现了系统中、低温余热的高效利用,降低了碳捕获对电厂效率的影响。分析结果显示,本文提出的一体化系统,在CO₂回收率90%时,供电效率可达31.32%,供电效率降低8.96%,而传统化学吸收法碳捕获电站效率惩罚普遍在10～12个百分点或更高。同时,该系统可供热350 MW,全厂（火用）效率达34.49%,全厂热效率高达55.88%;该系统以较少的能耗代价实现高效供电、供热与CO₂减排,为燃煤发电机组碳减排提供了独特的学术思路与技术方案。     

槽式光热电站启动过程的热力学分析

由于太阳能间歇性的特点,光热电站需要进行日常启动,启动过程的能量损失会降低机组的发电量。为了明确光热电站启动过程中能量损失的组成和产生原因,本文对光热电站的启动过程进行了仿真模拟,并对其进行了能量分析。结果表明,光热电站启动过程中设备蓄热、能量损失和发电分别占总输入能量的40.59%、52.89%和6.51%,其中主要的设备蓄热位于储热系统和镜场,分别占总设备蓄热的80.60%和14.88%,主要的能量损失为集热器的光学损失、汽轮机的冷源损失和集热管的散热损失,分别占总能量损失的66.12%、18.58%和8.76%,集热管的散热损失、旁路损失和集热器的散焦损失具备节能潜力,共占总能量损失的15.31%。     

太阳能与燃煤互补电站镜场布置研究

针对330 MWe太阳能与燃煤互补发电系统,利用抛物槽式太阳能集热系统汇聚300℃左右的太阳热能,替代蒸汽抽汽加热给水,对系统中太阳能镜场的布置及优化进行了深入研究.基于集热场运行工况,开发了太阳能集热场设计的模拟计算程序。探讨了镜场遮挡损失与集热器间距的关系;研究传热工质流速、太阳辐照强度对集热场布置的影响规律.在设计工况下,镜场集热量49 MW,镜场面积为1.39×10~5 m~2,占地面积4.19×10~5 m~2,镜场和场地面积比达到33.2%,优于当前槽式太阳能单独热发电22%~25%的水平.本文研究结果为太阳能与燃煤互补电站太阳能岛的设计提供了依据。     

褐煤热泵预干燥超临界CO2循环发电系统理论研究

褐煤含水量高,直接燃烧发电存在效率低、投资大的问题。为此,本文提出了一种集成褐煤热泵预干燥的超临界二氧化碳循环发电系统,并建立了超临界二氧化碳循环发电系统和褐煤热泵预干燥系统的耦合计算模型,以某660 MW发电系统为例,对直燃褐煤发电系统和褐煤热泵预干燥发电系统进行对比分析。结果表明：褐煤发电系统通过热泵干燥褐煤可以使系统发电效率提高1.44%,发电标准煤耗率降低8.06 g·(k Wh)^-1;分析发现,预干燥褐煤使得锅炉燃烧损降低高达4.47%,排烟耗散降低0.35%,从而使系统效率提高1.29%,燃烧损和排烟耗散降低是系统节能的主要原因;干燥机效率、褐煤干燥程度和热泵COP越高,褐煤热泵预干燥发电系统节能效果越显著。     

塔式光煤互补系统变工况性能研究

为了节约能源和保护环境,太阳能辅助燃煤发电系统得以迅速发展.本文针对敦煌地区660 MW燃煤机组提出了一种塔式太阳能与常规燃煤电厂集成方案.基于仿真平台TRNSYS,建立了光煤互补系统模型。依据TRNSYS软件里的气象数据库,在煤炭节省型运行模式下,对互补系统在不同的辐照强度以及不同工况下进行了模拟分析,从而得到了典型日和典型年的热力性能,揭示了光煤互补系统的热力特性.结果表明,本文中的互补系统年光电转换效率为15.36%,相对于现有单一的太阳能热发电技术,由于光煤互补更加节约成本,因此具有一定的优势。本文研究结果为改造现有燃煤电站提供了新的途径和理论指导.     

热声发电系统中的拍频效应研究

热声发电是一种新型的发电技术,可有效利用太阳能、工业废热等低品位能源,具有广阔的应用前景。由于存在气体谐振管和发电机两个谐振机构,行波热声发电系统内可能会出现两个频率相近的压力波耦合振荡现象,即拍频现象,影响系统稳定运行。本文基于热力学分析法开展了热声发电系统中拍频效应的理论研究,在时域内得到并分析了不同加热温度下压力增长或衰减的拍频振荡现象。