基于液化天然气冷能的燃气轮机发电循环

在对液化天燃气(LNG)冷量Yong进行分析的基础上，提出对该冷能进行回收．结果表明，以燃气轮机排气为高温热源，以LNG为低温热源构建的二次冷媒朗肯循环，充分回收利用了LNG冷能，避免了传统的用海水加热气化LNG带来的能源浪费和生态环境破坏、在高温季节，还可以利用LNG冷能冷却燃气轮机的进口空气，以增加电厂出力．分析表明，在较高的环境温度下，空气温度每降低10℃，系统出力平均增加10％，效率也提高了2％左右，系统总的Yong效率保持在50％左右。     

液化天然气冷能利用的原理及利用方式

液化天然气（LNG）在汽化过程中会释放大量冷能,如果这部分冷能被成功回收利用,其节能效果和对系统效率的提高都十分显著。文中对LNG冷能从冷量利用和冷量回收的角度进行分析,把LNG冷能回收方式分为冷量利用与冷量回收,揭示了目前各种LNG冷能回收利用形式的能量利用实质：发电、空分冷冻中主要是利用LNG的冷量;冷藏、空调和制干冰利用了LNG的冷量。最后对不同的冷能回收系统提出指导性建议：动力回收系统中,应充分利用其在低温下的高品质能量;冷量回收系统中应减少跑冷。     

基于LNG冷能利用的低温冷库与冷能发电系统的集成

为提高液化天然气(LNG)冷能的利用效率,在对低温冷库利用LNG冷能进行(火用)分析的基础上,以甲烷和乙烷混合物(两者质量比为65∶35)为工质,将利用冷能发电的Rankine循环与利用LNG冷能的冷库制冷过程进行集成,以便在供应冷库所需的冷能不变的情况下,将深冷部分的LNG冷(火用)转换为电能.文中还对影响Rankine循环发电效率的参数进行分析.研究结果表明,集成后的系统在满足冷库所需冷能的基础上,使每吨LNG的冷能还可发电约15.5kW·h,LNG冷(火用)的利用效率从38.5％提高到54.0％.     

回热式有机朗肯循环冷能发电系统变热源温度实验研究

针对当前开展液化天然气冷能发电的实验研究难度大且实验参考的数据少等问题,提出一种以R290为循环工质、液氮为冷源的回热式有机朗肯循环(ORC)冷能发电实验系统。通过实验研究,探索热源温度在20～55℃范围内,机械输出功、发电量、功电转换效率、热效率和冷能利用率等重要性能参数随热源温度变化的规律,并与常规ORC冷能发电系统进行比较。结果表明：在一定范围内,热源温度的增加有利于提升ORC冷能发电系统的总体性能,且系统存在一个与冷源匹配的最佳热源温度;当冷热源处于最佳匹配时,回热循环对ORC冷能发电系统的机械输出功、发电量、热效率和冷能利用率等参量有明显的提升,分别增加了26.2%、12.7%、16.4%和16.6%,但功电转换效率出现降低,下降了10.7%。这些规律将对系统运行时关键参数的调整和控制以及优化设计提供一定的参考依据。     

废旧橡胶低温粉碎中LNG冷能利用的集成分析

为降低废旧橡胶低温粉碎生产精细胶粉的能耗,提出了集成利用液化天然气(LNG)冷能的液氮冷冻粉碎法和低温氮气冷冻粉碎法两种工艺,并对其进行用能分析.研究结果表明:(1)空分装置利用LNG冷能生产液氮,产品能耗可降低60.2%,利用每吨LNG的冷能可节省用电244.3kW · h,冷能利用的效率达到60.7%,精细胶粉的生产能耗可降低126.4kW · h/t;(2)废旧橡胶低温粉碎装置紧邻LNG接收站时,直接利用空分装置副产的氮气和LNG冷能生产低温氮气用于废旧橡胶的冷冻和粉碎,相对于空气冷冻法,精细胶粉的生产能耗可降低437.3kW · h/t,利用1吨 LNG的冷能可节省用电276.3kW · h,冷能利用的效率为70.7%.     

以液化天然气为冷源的超临界CO_2-跨临界CO_2冷电联供系统

为了提高超临界CO2布雷顿循环(SCO2循环)的低温余热回收效率,采用跨临界CO2循环(TCO2循环)作为底循环对再压缩式SCO2循环进行余热回收,并采用液化天然气(LNG)为冷源对工质进行冷凝,建立了以LNG为冷源的再压缩式SCO2-TCO2冷电联供系统,以同时输出电量和制冷量。对系统进行火用分析比较,并研究了关键热力参数对系统净输出功率、制冷量、系统热效率和系统火用效率的影响。结果显示:使用LNG作为冷源,降低了TCO2循环的冷凝温度,提高了低温回收热效率,系统的热效率(动力)在给定的条件下达到54.47%;提高LNG的入口温度,可以减小系统火用损;高温回热器换热效率增加,系统热效率和火用效率均增加;SCO2透平膨胀比增加,系统热效率降低,但火用效率增加;TCO2透平进口压力升高,系统热效率和火用效率均呈现先减小再升高后减小的变化趋势;随着冷凝温度升高,系统热效率降低,但火用效率先减小后增加。     

不同热源温度的低温热能-液化天然气联合发电系统经济性分析

有机朗肯循环可高效地同时回收低温热能和液化天然气(LNG)冷能.在3个不同的热源温度下,选定10种有机工质,以标准发电成本为目标函数,采用粒子群优化算法,对带有直接膨胀循环的双级并联有机朗肯系统进行优化.结果表明,在373.15、 398.15和423.15 K下,最优低温工质始终为氨,其最佳标准发电成本分别为0.419 9、 0.399 7和0.377 6元·(kW·h)~(-1).在最佳经济性下,热源温度为423.15 K时,其静态投资回收期约为7.1 a,动态投资回收期约为10.5 a.各设备的投资成本占比中,换热器总占比最大,为60%以上,工质泵占比最小,约为17%.     

利用LNG梯级冷能的冷库系统构建与载冷剂选择

分析了LNG冷能的梯级利用方式,对LNG冷能冷库系统从工艺角度进行设备、流程的研究,并作载冷剂选择.以LNG冷能评价分析指标,对某小型LNG冷能利用项目进行了经济性计算.结果表明:与常规电动压缩式冷库相比,在考虑设备造价与折旧率的情况下,以运行费用减少折算的冷库系统投资回收期仅为1.11年.因此,LNG冷能的第三级用于低温冷库是合理的冷能利用方式,既可以简化冷库系统的结构,减少设备投资费用,又能回收大量的LNG冷能,明显降低冷库运行的电耗,具有较高的节能经济性.     

一种回收液化天然气冷能的低温动力循环系统

提出一种高效回收液化天然气冷能的低温动力循环系统．用热力学第二定律对这种循环进行了详细分析,给出了其参数的优化设计方案．计算结果显示这种方法可以回收液化天然气５０ ％ 左右的冷能．     

液化天然气冷能利用途径初探

随着我国天然气进口量的大幅增长,绿色环保的伴生型能源LNG冷能利用引起了广泛重视.文章从阐述LNG冷能及能源价值入手,对LNG冷能的主要利用技术进行了分析,对LNG冷能在国内的利用途径进行了探讨,提出了冷能发电的实际可行性及大规模利用的方法.     

船用燃气轮机超临界CO_2/有机闪蒸余热回收循环的热力学分析

为了提高船用燃气轮机效率并降低排烟温度,提出一种由超临界CO_2循环和有机闪蒸循环组成的新型余热回收循环:该循环中超临界CO_2循环回收高温烟气,有机闪蒸循环回收低温烟气。对该系统进行了热力学分析和以循环净功率为目标函数的优化分析,结果表明:在基本工况下,接入该余热回收循环后的燃气轮机热效率和■效率高达50.4%和68.93%,比未接余热回收循环的燃气轮机热效率提高了44%,■效率提高了43.6%;冷凝器■损最大,为842.04 kW,占余热回收循环总■的6%;当CO_2压气机压比越大、加热器1和加热器2的端点温差越小时,余热回收循环的净功率越大;有机闪蒸循环的蒸发温度处于最佳值时,余热回收循环净功率最大;当有机工质为对二甲苯时,该余热回收循环的净功率最高,为9 759.64 kW,最终排烟温度最低,为177.6℃。     

不同热源温度的低温热能-LNG双级有机朗肯循环经济分析及优化

有机朗肯循环可高效地同时回收低温热能和LNG冷能。在3个不同的热源温度下,选定10种有机工质,以标准发电成本为目标函数,采用粒子群优化算法对带有直接膨胀循环的双级并联有机朗肯系统进行优化。结果表明,在100、125和150℃下,最优低温工质始终为氨,其最佳标准发电成本分别为0.4199、0.3997和0.3776￥/( kW·h)。在最佳经济性下,热源温度为150℃时,其静态投资回收期约为7.14年,动态投资回收期约为10.5年。各设备的投资成本占比中,换热器总占比最大,为60%以上,工质泵占比最小,约为17%。     

LNG动力船燃料冷能综合利用研究

为实现LNG动力船燃料冷能的利用,以设计中超大型油船(VLCC)为代表船型,对其进行理论计算和对比,验证LNG燃料冷能在船舶上梯级利用的可行性.设计一套LNG冷能综合利用的具体方案,满足海水淡化、船舶空调和船舶冷库的需求,并结合船舶主柴油机烟气余热进行低温冷能发电.利用软件Aspen HYSYS进行模拟计算,以系统总效率为主要目标函数,对比分析不同冷媒条件下各主要参数对系统性能的影响,最终确立一套最优方案.模拟结果表明,朗肯循环发电冷媒采用R170,降低关键节点NG-3温度,降低冷凝压力,提高蒸发压力,可显著提高系统的性能.     

LNG冷能利用与废旧橡胶低温粉碎的集成优化

为降低废旧橡胶低温粉碎生产精细胶粉的能耗,提出了集成利用LNG冷能的废旧橡胶液氮低温粉碎法和低温氮气粉碎法的模型,研究结果表明：⑴ 空分装置利用LNG冷能,可将液氮等液体空分产品的生产能耗降低60.2％,利用LNG冷能可节省用电244.3kW•h/t,冷能利用的火用效率达到60.7％,可为废旧橡胶低温粉碎装置提供廉价的液氮;⑵ 如果紧临LNG接收站建立废旧低温粉碎装置,直接空分副产的氮气和LNG冷能生产低温氮气用于废旧橡胶的冷冻和粉碎,相对空气涡轮膨胀机制冷法,利用1.0t LNG携带的冷能可节省用电342.9kWh,冷能利用的火用效率为63.4％。     

LNG冷能用于冷库的系统设计及分析

为了将LNG(Liquefied Natural Gas)冷能作为冷库的冷源,以节省投资、减少电耗、降低冷库的生产成本,结合福建LNG总体项目,确定了LNG冷能用于冷库的系统流程与运行模式,并以供气规模为4 000万m3/年的气化站为例,进行了系统节能分析和计算.结果表明:在冷库系统冷量回收率为33%的情况下,该气化站可回收冷量的年冷量收益为611.3万元,投资回收期小于1年.因此,利用LNG冷能作为冷库的冷源是一种可行的方式,具有显著的节能效果和经济效益.     

用于余热回收的三压力氨水动力循环的热力性能

为了提高低温余热动力回收系统的吸收驱动力和增强蒸发器抗低温腐蚀的能力,提出了三压力氨水吸收式动力循环(3p-AWPC).在卡列纳循环的基础上,添加了一个预热器,以分离器出口的稀溶液加热来自高压氨泵的工作溶液.采用Schulz方程、质量与能量守恒定律,对循环倍率、工作成分、基本成分、热源温度和冷源温度进行优化分析,研究工作浓度与基本浓度最佳配对关系.给出了在热源温度为200℃及冷却水温度为25℃条件下,3p-AWPC方案的热力性能优化算例.结果表明,动力回收效率为9.62%,比相同冷热源进口参数条件下水蒸气朗肯循环(SRC)的动力回收效率约增加16.5%.     

使用混合工质的新型电冷联产循环系统研究

利用氨水混合物沸点低的特点 ,设计了以氨水混合物为工质的电冷联产循环系统 ,该循环系统可以利用4 0 0～ 4 5 0Ｋ的低温热源 ,实现发电与制冷联合生产 ,整个循环系统的热效率比利用同样温度热源的常规热力发电的热效率高出 7%左右 ,为低温太阳能、地热能、电厂废热的高效利用提供了一个新方法 .通过对整个系统的数值模拟 ,进一步分析了该联产系统中汽轮机初压、背压、热源温度、吸收器工作温度等参数之间的关系 ,结果表明 ,汽轮机的初压增加及背压下降会使系统循环效率线性增加 ,而初温增加会使系统循环效率先增加后逐渐下降 .使用混合工质…     

一种带中间换热器的双热源高温热泵系统

为了提高工业高温热泵系统的热力性能,实现对工业低温余热的高效综合回收,提出了一种带中间换热器的双热源高温热泵系统。第一级热泵以CO2为工质、以空气为热源,在超临界状态下将冷水加热到中间温度。第二级热泵以R152a(二氟乙烷)作为工质,从工业余热源吸收热量,将用水加热到所需的高温,并且在中间换热器中将CO2加热到过热状态。对该双热源热泵系统进行热力学分析,发现给定R152a在中间换热器温降的情况下,CO2存在最大的过热度,使得整个系统达到最佳运行工况。以回收50℃废水余热为例与单热源热泵进行比较,平均供水量是后者的两倍多,单位质量热水的耗功量减少43.2%,性能系数和火用效率分别平均提高41.9%和23.96%。     

LNG冷能发电技术的初步研究

阐述了液化天然气（LNG）的基本特点和LNG冷能利用的经济性，详细介绍了目前国内外LNG冷能利用的现状。结合汽轮机的发电技术和LNG的冷能特性，提出了一种联合法的LNG冷能大温差发电技术循环，说明了低温能量利用的原理，这对于发电技术的改进和LNG冷能利用都具有一定的参考价值。     

新型循环直燃机研究

为了提高直燃型溴化锂吸收式制冷机能源总利用率和吸收式制冷机组的性能系数,对其原有循环进行了改进,利用排烟热回收发生器对烟气中的余热进行了回收,以此作为吸收式制冷机的热源,通过制冷循环达到制冷的目的．进行了热力计算和样机设计并进行了初步实验研究．通过热回收,一次能源效率提高近3%．循环模拟和初步实验研究表明,采用热回收循环的直燃机取得了较好的节能效果．