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℃。     

污泥掺烧对燃煤电站锅炉热效率的影响

研究高效、节能的污泥处理技术对环境保护有重要意义.通过热力计算详细分析了420 t/h的燃煤锅炉掺烧含水率为20%的干化污泥时,不同污泥掺烧比例对燃煤电站锅炉排烟温度、排烟热损失和锅炉热效率等参数的影响.结果表明,当掺烧比由0增加至10%时,锅炉排烟温度从1 109.5℃上升到1 125.8℃、空气预热器出口烟温从145℃上升到168℃、减温水量从11 t/h增加到26 t/h、热效率从90.6%下降到88.2%、燃煤量从69 900 t/h减少到67 830 t/h.     

低品位能源利用热力学基础及评价

我国具有丰富的低品位能源,如中低温余热能,利用有机朗肯循环(ORC)将这些低品位能源转换为功,对提高我国的能源利用率和改善环境问题具有重要的意义。研究工作进展顺利,取得了如下成果:提出了一种跨临界和亚临界有机朗肯循环耦合系统。对比单级跨临界ORC系统,耦合系统具有较高的热效率和较大的净输出功,中间耦合换热器的节点温差对系统热效率和净输出功具有重要影响。增设预热器后,虽然热效率有所降低,但其净输出功增加较多。以净输出功、热效率和发电成本为性能指标对八种非共沸混合工质在不同成分配比下的系统性能进行了分析和对比。结果表明,混合工质浓度对系统热效率、净输出功和发电成本具有重要影响,可能存在一个最佳浓度比使系统净输出功或热效率最大。计算还发现,混合工质系统经济性相对于纯工质系统并没有优势。基于热经济学原理,建立了亚临界ORC系统的多目标优化模型,优化了相关运行参数及工作流体的选择;研究了在不同热源温度条件下的亚临界ORC系统利用不同临界温度的有机工质时,系统净功、火用效率及电能产出成本与烟气出口温度的对应关系。结果表明,采用不同的性能指标对有机朗肯循环优化所得优化结果不相同,对ORC系统进行多目标优化,可以较好地"协调"各性能指标间的关系,使所要求的各项指标均能达到较优;存在最佳烟气出口温度使系统净功最大和电能产出成本最低,但最佳烟气出口温度总是低于最低允许排烟温度,而系统火用效率始终随烟气出口温度增加而增大。对热源进行了分类。理论和数值模拟两方面都表明:对于耦合第一类低品位热源的ORC,以净功为目标,要求工质具有较高的液体比热和较低的蒸发潜热;对于耦合第二类热源的ORC,期望采用具有较低液体比热和较高蒸发潜热的工质,使系统热效率(净功)较高。针对氢氟烃和烃等组成的二元共沸、非共沸混合工质的在不同冷源条件下的亚临界ORC循环性能分析,得到某些组分下的混合物的循环性能。并阐明了二元混合物组元沸点差、配比、冷源温升与ORC循环之间的匹配关系;设计并搭建了混合物的汽液相平衡实验台、高精度流体密度测量装置,揭示了多元混合物系p-ρ-T-x特性和相平衡特性,获得了高精度物性数据及相关理论预测模型;初步开展了混合工质关键组元的高温相平衡实验研究,模拟结果与文献实测数据有很好的一致性。     

火焰稳定器对直喷式燃烧室污染物生成影响的研究

本文通过实验研究了不同火焰稳定器对直接喷射式低污染燃烧室燃烧和污染物排放的影响.实验中所用的火焰稳定器分别为45°,60°旋流角的旋流器和三种开孔率不同的多孔板.采用test360烟气测试仪测量在分别改变燃气和空气的流量的条件下,相应的燃烧室出口温度,NOx和CO生成量.通过对采用不同火焰稳定器燃烧室所得到的不同燃烧与排放性能的分析比较,研究了火焰稳定器对燃烧和污染物排放的影响.     

生物质成型燃料链条蒸汽锅炉的设计和性能试验

根据生物质成型燃料挥发分含量高、固定碳含量低和灰渣熔融性强的特点,设计了工作压力1.25 MPa、额定出口蒸汽温度194℃的链条蒸汽锅炉.该锅炉拥有独特的多拱炉膛结构和二次风配风系统,实现生物质成型燃料的气相多段燃烧和固相低强度燃烧,提高燃烧稳定性.试验表明:该锅炉的热效率达82.79%,烟气中颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放浓度均低于锅炉大气污染物排放标准的限值,锅炉具有良好的热效率和环保效益.     

PFBCC热力参数优化分析及系统布置

本文建立了PFBCC数字模型,并进行了优化分析,讨论了燃气参数、蒸汽参数及系统压损对循环热效率的影响,给出了燃机最佳压比公式和热力系统的最佳布置方式,所得到的结论为今后PFBCC装置的研制提供了一定的理论依据。     

淬熄高度和空气分配比例对RQL燃烧室燃烧特性的影响

基于富油/淬熄/贫油(RQL)技术原理,设计一种燃气轮机低排放燃烧室.在保持燃烧室进口参数不变的前提下,研究不同淬熄结构高度及空气流量分配比例对燃烧室内流场、温度场及污染物生成特性的影响.结果表明：淬熄结构高度和空气分配比例是影响燃烧室燃烧性能的重要参数,随着淬熄结构高度的降低,燃烧室出口氮氧化物NO_x的排放量增加;随着富油区主燃孔与淬熄空气质量流量的空气分配比例降低,燃烧室出口NO_x的排放量先降低后增加,存在一个最佳的空气分配比例使NO_x排放量最低;热力型NO_x的生成量与温度高于1 900 K的区域大小和最高燃气温度存在直接关系.基于此设计的燃烧室在所研究的工况下,最低NO_x排放量可低于35 mg/m³,达到了低污染燃烧室排放标准.     

带排烟热回收发生器的直燃机系统模拟和优化

提出了一种带排烟热回收发生器的直燃机系统,并对系统进行了模拟分析.模拟结果表明:新型循环的性能系数随着排烟热回收发生器产生的冷剂蒸汽比例的增大而增大,但热回收发生器所需的传热面积也增大.提出了热回收发生器的优化计算方法,确定了给定参数下热回收发生器产生的最佳冷剂蒸汽比例.新型循环的性能系数提高约2 %,排烟温度可降低到130 ℃左右,从长远来看具有很好的节能和环保效益.     

炼厂尾气绝热燃烧模型建立和计算

研究了炼厂尾气的燃烧规律,基于对所有可能组成的炼厂气的分析,建立了燃气绝热燃烧过程的数学模型,该模型采用MATLAB编程求解,可用来求解任意组成的燃气的理论火焰温度和热效率,讨论了过量空气系数和燃气中二氧化碳、硫化氢、氢气、烯烃、烷烃等气体的相对组成对理论火焰温度及锅炉热效率的影响。结果显示:过量空气系数和二氧化碳、硫化氢含量是关键影响因素;理论火焰温度和锅炉热效率随过量空气系数的增大而减小;随着CO2相对含量的增大,理论火焰温度和燃烧效率有所降低,CO2含量在20%以上时影响较为明显;H2S含量对排烟温度有较大影响,热效率随排烟温度升高而减小。     

新型核能系统S-CO2布雷顿循环特性研究

根据中国加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)概念设计,完成了CiADS与超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环的设计分析.分析了再压缩超临界二氧化碳布雷顿循环关键参数对S-CO_2布雷顿循环系统热力学性质的影响.计算结果表明,汽轮机入口温度、系统循环压比、冷凝器热端出口温度、高低温回热器端差等循环参数对循环热效率有显著影响.利用遗传算法优化计算CiADS与S-CO_2结合最高效率为35.932%,与其他采用超临界二氧化碳布雷顿循环的核电站相比,加速器驱动嬗变研究装置的热效率不是最高的,但其热效率随着反应堆出口温度的升高而提高.证明了CiADS与S-CO_2结合进行发电是一种可行的设计.     

某高校锅炉房烟气余热回收利用探讨

随着能源价格日益高涨,空气污染日渐严重。该文针对某校锅炉排烟温度过高的特点,通过对燃气热水锅炉进行排烟余热回收利用分析,将原来直接排放到大气中的余废热进行有效回收,以用于加热锅炉回水和建筑供热等,这样既减少了能源消耗,又减少了污染物排放。并从经济性上进行了初步分析,说明燃气热水锅炉排烟余热回收利用具有良好的节能减排作用。     

商用高温气冷堆氦气透平循环发电热力学参数分析和优化

随着反应堆出口温度的提高,高效的动力转换技术已经成为(超)高温气冷堆的一个趋势。该文在HTR-10、HTR-10GT和HTR-PM研究的基础上,针对更高的堆芯出口温度,对高温气冷堆氦气透平循环的热力学参数进行分析、优化和设计。通过建立高温气冷堆的数学模型和优化模型,结合更符合工程经验的约束条件,确定了高温气冷堆氦气透平循环的2个设计工况点:1)接近目前工程经验的工况点,堆芯出口温度为850℃,继承HTR-10GT氦气压气机和透平的设计经验,循环压比为2.47,循环效率为47.60%;2)略带前瞻性的工况点,堆芯出口温度为900℃,堆芯入口温度为550℃,压气机压比为2.75,此时循环效率为48.92%。该文还基于这2个工况点对高温气冷堆氦气透平循环参数进行设计,将会对未来开发高温气冷堆闭式Brayton循环提供帮助。     

锅炉排烟温度高原因分析及对策

该文以宏伟热电厂#2炉为例,分析查找排烟温度高的原因。排烟温度升高10℃,排烟损失增加0.5%～0.8%。排烟温度升高和排烟量增加会使硫化物、氮化物增加,加剧对环境污染。影响电除尘器效率,造成除尘器输灰困难,损坏设备。降低排烟热损失对提高锅炉效率、维持安全经济运行以及减少污染物的排放等方面都有重要意义。同时使机组效益最大化,真正达到安全、环保、经济运行。提出解决方案措施,将运行经验进行总结。     

点火时机对X型转子发动机燃烧性能的影响

X型转子发动机由于具有高功重比和高循环热效率的优势,在小型无人机动力领域具有广阔应用前景。为确定X型转子发动机的最优点火时机,构建了X型转子发动机的CFD仿真模型,探究了在不同点火时机下缸内流动特性、燃烧性能以及污染物排放特性,揭示了点火时机对缸内流场、燃料消耗速度、缸压、缸温以及CO、NOx排放的影响规律。结果表明当点火时机由20° CA BTDC提前至35° CA BTDC时,缸内湍流度增加,燃烧速度加快,峰值压力和峰值温度逐步增高,导致了发动机指示热效率上升,且NOx排放明显上升,CO最终排放量相差较小。然而,点火时机的过度提前会使得着火过早,导致发动机热效率下降。因此,存在最佳点火时机35° CA BTDC,使得瞬时放热率峰值达到最高为1.44 J/(°),且热效率达到最高为24.49%。     

倒U型后拱生物质成型燃料链条锅炉的研制

针对生物质成型燃料燃烧特性及现有生物质锅炉炉膛温度高、排烟温度较高、热损失大等问题,通过优化设计和试验研制出适合生物质成型燃料燃烧的专用链条锅炉,锅炉为单锅筒纵置式布置,采用倒U型后拱炉膛结构及独特的二次风设计,锅筒内布置高效螺纹烟管.试验得出,锅炉的燃烧效率达94.88%,热效率达80.07%,锅炉排烟中CO、NOx、SO2、烟尘含量分别为395×10-6、147×10-6、52×10-6、28.9 mg/m3,表明锅炉的燃烧效率、热效率较高,锅炉消烟除尘性能较好,排烟中的烟尘、氮氧化物及SO2含量低,符合国家锅炉的污染物排放标准要求.     

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%。     

高温低氧燃烧技术在唐钢高线厂的应用

为了使应用高温低氧燃烧技术的加热炉达到高效节能、低污染物特别是低NOx排放的目的,采用计算机数值模拟优化设计了加热炉的蓄热式燃烧系统,并运用冶金反应工程学方法开发了成套技术.该技术在唐钢高速线材厂的实际应用表明:在热装钢坯条件下单位能耗为0.879 GJ/t,炉子热效率在67％以上,各蓄热室的排烟温度在160℃以下,NO,排放小于40×10-6(体积分数).     

在煤富氧燃烧下的超临界CO_2再压缩循环的热力学分析

为了降低发电系统碳捕集的能耗以及提高电站整体供电效率,提出了一种基于煤富氧燃烧的超临界CO_2再压缩循环复合发电系统,并对系统进行了热力学分析与参数敏感性分析。结果表明,通过空分装置与热力系统集成可以使系统供电效率提高到43.75%,比无集成系统提高1.93%。锅炉损占总损的比例(82.29%)最大,回热器损占总损的比例(8.85%)次之。通过参数敏感性分析可以得到最佳透平出口压力是由循环最低温度所决定的,最佳透平出口压力曲线与CO_2饱和压力曲线基本重合;透平出口压力处于最佳值时,压比越大,供电效率越高。利用遗传算法对系统进行优化并与采用冷端优化后的超超临界燃煤机组进行对比,结果表明,在平均冷却水温度低于27℃的区域,该系统具有更高的供电效率以及更好的热经济性。     

二级网燃气调峰集中供热系统优化设计

由于室外气温变化引起热负荷波动和集中供热热源的供热量频繁变化,导致热源热效率下降、能源浪费.在二级网设置燃气调峰锅炉的集中供热系统,通过延长主热源燃煤锅炉在额定工况下的运行时间,以提高锅炉的平均运行效率.为优化此类系统,以运行能耗费用经济为目标,建立了单变量有约束非线性规划数学模型.以实际供热系统为例,确定了计算最佳一级网设计负荷占系统设计热负荷的比例、燃气调峰锅炉的最佳启动温度及调峰运行时间的方法,为该类型供热系统的设计与运行提供了理论依据.     

发电机组凝汽器背压的优化计算

结合某电厂350 MW发电机组运行数据和凝汽器变工况计算,运用控制变量法分别定性与定量分析了机组负荷、循环水流量、循环水温度对凝汽器背压的影响,并进一步得到这些参数对机组热耗率、机组净功率、全厂供电煤耗率的影响规律。以机组净出力为目标函数,寻找机组运行最佳背压和最佳循环水流量,并给出机组在常用负荷(75%)运行时,循环水泵优化调整方案及优化调整前后全厂供电煤耗率的对比。经优化,循环水泵单泵运行向双泵运行切换的温度点由16℃调整至18℃;通过循环水泵运行方式调整,该台机组全厂平均供电煤耗率可节约0.25 g/(kW·h)。