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℃。     

具有喷射制冷的SOFC/TRCC电冷联供系统4E分析

提出了一种通过跨临界CO₂循环(TRCC)和喷射制冷循环(ERC)回收固体氧化物燃料电池/燃气轮机(SOFC/GT)余热的新型电冷联供系统.在工程求解器(EES)软件环境下建立了系统的数学模型，从能量、■、环境和经济(4E)的角度对系统进行研究，分析了关键参数变化对系统性能的影响.结果表明：联供系统在设计工况下净输出功率为272.874 kW,可向用户提供15.785 kW冷负荷，系统总成本为0.288 8元/(kW·h);系统总发电效率、总■效率和能源综合利用效率分别为68.12%、66.60%和72.06%;增加燃料利用率或提高SOFC入口温度和增大TRCC透平入口压力都可提高联供系统的■效率，当空燃比达到10.88时，系统■效率达到最大值66.94%;增大燃料利用率和SOFC入口温度或降低TRCC透平入口压力可降低系统总成本，在空燃比为10.57时达到最小值0.280 8元/(kW·h).     

基于SOFC/GT和跨临界CO_2动力/制冷循环的冷热电联供系统性能

提出了一种新型的冷热电联供系统,通过跨临界CO_2动力循环回收SOFC/GT系统的排烟余热进行发电,利用跨临界CO_2制冷循环向用户提供冷量和生活热水.建立了该联供系统热力性能的仿真计算模型,对系统进行了能量和■分析,并对该联供系统的一些关键参数进行了敏感性分析.仿真结果表明,在设计条件下,该系统的净发电效率为61.54%,总■效率为62.24%,净发电量、供热量和供冷量分别为246.507、241.501和45.616 kW,■损失较大的部件依次为后燃室、预热器3和SOFC等.在研究的参数范围内,增大跨临界CO_2制冷循环流率或降低空气流率和跨临界CO_2动力循环流率均可提高系统的总能输出量;增大SOFC工作压力或降低空气流率和跨临界CO_2制冷循环流率均可提高联供系统的净发电效率和总■效率.     

双汽源型燃气-蒸汽联合循环特性分析及优化匹配

针对双汽源型燃气-蒸汽联合循环，进行了热力特性分析与优化匹配计算．建立了双汽源联合循环计算模型，分析计算了燃气轮机轴系结构的影响特性、余热锅炉汽水参数的匹配与影响特性、循环热力参数的优化与影响特性、联合循环功率匹配特性等．计算表明：双汽源联合循环中的燃气循环压比存在最佳值，此时联合循环效率最高；余热部分的蒸汽、燃气功率比随两者效率比的变化基本呈线性关系．     

回热型S-CO2布雷顿循环的㶲效率分析与优化

回热型超临界二氧化碳布雷顿循环在燃气轮机余热回收利用领域具有较大的发展和应用潜力,对其开展性能分析与优化具有重要意义。文中应用有限时间热力学理论,建立了变温热源条件下存在有限温差传热、不可逆压缩、不可逆膨胀等不可逆因素的回热型超临界二氧化碳布雷顿循环模型,分析了工质质量流率、压缩机与透平效率、总热导率对循环■效率与循环压比特性关系的影响,然后在总热导率一定的条件下以■效率最大为目标,对加热器、冷却器和回热器的热导率分配比以及循环压比、工质质量流率进行优化。结果表明：在文中取值范围内,经优化后的■效率可比初始设计点提高37.96%。文中还给出了不同工质质量流率下■效率达到最大时所对应的设计参数。     

利用有机朗肯循环系统回收30t/h燃煤锅炉烟气余热的热经济性评估

设备选择和经济性评估对有机朗肯循环系统(ORC)热力性、经济性和环境影响至关重要。文中以R123为工质,以某厂30t/h蒸发量锅炉烟气余热回收利用作为案例,对ORC系统回收利用烟气余热进行了设备及热经济性计算分析,给出了具体设备热经济计算结果,锅炉烟道中换热管束的布置形式和尺寸。结果表明,系统单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kW·h,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW,发电功率为88.5kW。考虑主要设备及运行维护费用,系统总投资约合人民币345万元。     

燃气轮机装置热力参数优选下的回热器结构参数优化

引入无量纲熵产数Ns表示燃气轮机装置热力性能的完善程度,对其进行热力性能熵产分析,综合考虑压力比π、温度比τ和回热度σ对熵产数Ns的影响,进行了熵产数Ns尽可能小的热力性能参数优选.以板翅式回热器为例,采用穷举法优化计算方法,期望传热面密度达到最优.经热力参数与结构参数优化,达到提高燃气轮机循环效率、减少耗能的目的.     

ORC利用工业锅炉烟气余热发电技术经济性评估

对ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统进行经济性评估,采用不同换热器结构,对不同工质和余热温度下ORC系统净输出功、单位装机容量投资成本、发电成本和投资回收年限进行对比分析。结果表明,随着烟气流量和温度的增大,系统投资回收年限减小;以采用R123和FS换热器组合(管翅式蒸发器与壳管式冷凝器组合)时经济性最优,单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kWh,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW;采用SS(蒸发冷凝器均为管壳式换热器)换热器组合时,经济性最差。热经济分析表明,R123最适合作为ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统的工质。     

微型燃机冷热电三联供系统优化设计

冷热电联供系统的优化设计确定了整个系统的拓扑结构和运行参数,从而决定了整个系统的运行性能和经济性,开发冷热电联供系统的设计和优化工具具有很好的应用价值。本文以微型燃气轮机为原动机建立冷热电联供系统运行数学模型,并基于粒子群优化算法(PSOA),以系统经济性、环保性和节能性为优化目标,开发了冷热电联供系统设计和优化软件。利用该软件为实际酒店用户设计了冷热电联供系统,得出该系统的最优运行策略,并与常规供能模式进行了经济性、热力性能和环保性比较,结果表明:优化设计的联供系统综合比较效益达到14.12%,具有很好的可行性和优越性。     

耦合液化天然气压力能的CCHP系统构建及优化

提出了一种耦合液化天然气压力能的新型冷-热-电联供(CCHP,combined cooling,heating and power)系统.以西安某工业园为研究对象,采用单纯形算法,以经济性最优为目标函数对系统的运行参数进行了优化,分析了电上网政策对设备出力和系统性能的影响,并以能效、火用效和单位产能CO₂排放量作为评价指标,对该系统进行了综合评价.结果表明,与常规CCHP系统相比,该新型系统的年费用和单位产能CO₂排放量可分别减少2.9×10⁶元和29.82g/(kW·h),一次能源利用率和火用效率可分别提高4.05%和0.44%.     

基于多种可再生能源的多联产系统优化配置研究

为提升基于多种可再生能源的多联产系统整体性能,合理的容量配置至关重要.针对基于太阳能、生物质能和空气能的多联产系统,以一次能源节约率最大化、费用年值节约率最大化和二氧化碳减排率最大化作为优化目标,以光伏光热一体化组件、内燃机、空气源热泵的容量为决策变量,采用改进的多目标遗传算法,利用优劣解距离法求解系统最优容量配置.同时,通过算例验证优化模型的可行性,并研究系统经济性能对成本参数的敏感性.结果表明,优化方案在能源、经济、环境各方面都表现出很好的性能,系统的一次能源节约率为29.07%,费用年值节约率为58.15%,二氧化碳减排率为54.30%,且厌氧发酵环节的成本参数对系统经济性能影响较大.     

APGC燃机与燃料电池复合发电系统性能分析

基于新型环境压力下吸热燃气轮机循环APGC(ambient pressure gas turbine cycle),提出了APGC燃气轮机和常压固体氧化物燃料电池(SOFC)组成的复合发电系统.利用商业软件Aspen plus,建立了APGC燃气动力装置以及常压SOFC的数值分析模型.以西门子公司生产的120 kW燃料电池结构及设计参数作为分析基础,探索了APGC燃气轮机和SOFC组成的常压SOFC/APGC复合发电系统的性能.研究结果表明:复合装置的发电效率可以达到66.5%,显示出复合发电性能的优势.     

燃气循环发电系统多目标优化设计

为了进一步提高重型燃气轮机单循环和联合循环效率,本文提出一种考虑循环热效率、投资成本和污染物排放的燃气循环系统多目标优化设计模型,确定最佳压比、燃烧室出口温度、排烟温度、冷却空气比例,并分析多目标之间的影响过程。所构建的非线性数学模型采用GAMS软件求解。计算结果表明,以热效率最大为优化目标,最佳压比为24,燃烧室出口温度为2 019℃,冷却空气比例为44%,排烟温度646℃,热效率达到42.2%。当权衡系统总投资成本、污染物排放与循环热效率进行多目标优化时,燃气循环热效率应在39%～39.5%。     

190MW联合循环机组热经济性分析

结合马来西亚沙巴RPII 190MW联合循环电站机组的实际运行数据,阐述联合循环机组热经济性分析的一般方法,从燃机热力性能参数,压气机系统．燃烧系统、蹋轮系统部件的结构和性能;锅炉漏风,循环方式;汽轮机缸效率、阀门节流损失、工质泄漏．凝汽器压力以及机组负荷和运行方式等主要因素着手对机组热经济性进行分析,提出相应的节能措施。     

液态存储跨临界压缩CO2储能系统性能分析

为了深入研究能量密度高、受地理条件限制少的液态CO₂储能系统的性能,提出了一种新型液态存储跨临界压缩CO₂储能系统。该系统采用蓄能装置存储过程中产生的热能与冷能,同时利用高低压储罐以液态存储CO₂,从而提高系统的储能效率和能量密度。对该系统进行了热力学分析与多目标优化,仿真结果表明:在典型设计工况下,蓄冷器、压缩机和膨胀机有较大的■损,分别占总■损的24.09%、25.40%和23.82%。参数分析表明:该系统的储能效率随高压储罐压力、低压储罐压力、泵增压、蓄热水分流比的增大先增加后减小,意味着这些参数存在最优值,但储能效率随节流阀压降的增加而减小;增加高压储罐压力、节流阀压降、泵增压或降低低压储罐压力有利于提升系统能量密度,并且存在最佳的蓄热水分流比使系统能量密度最大。此外,多目标优化结果表明,系统的最优储能效率和能量密度分别为58.79%和17.85k W·h·m^-3。     

SOFC/Micro-GT混合循环系统性能分析

基于总能系统概念讨论固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/Micro-GT)间接混合发电系统及其特点,建立SOFC电池堆及系统的物理、数学模型,对700kW级混合系统的稳态全负荷运行工况进行分析,结果表明混合系统净发电效率可达68.3%,加上回收的余热,系统整体热效率可达82.9%。该文还探讨了燃料利用率、平均电流密度、电池温度、压力及蒸汽/碳比等主要参数对系统性能的影响规律,为SOFC/Mciro-GT混合发电系统的设计、优化提供参考依据。     

产品技术标准为对称偏差下的质量经济性分析

针对以总质量成本最小化为优化目标的质量经济性分析未充分考虑产品收入和产品净质量收益方法的局限性,基于在产品技术标准为对称偏筹的情形,引入与顾客满意度相关的产品价值函数,给出净质苗收益意义下的质量经济性分析方法,该方法以产品净质量收益最大化为优化目标,探讨确定最优质量水平.分别运用上述两种方法探讨了最优质量水平的确定,结果表明:以产品净质量收益最大化为优化目标的最优质量水平不同于以产品总质量成本最小化为优化目标的最优质量水平,以产品净质量收益最大化为优化目标的最优质量水平较高.给出了净质量收益意义下的质量经济性分析方法及公式,通过定量研究得出基于新方法的产品质量优化更有效,从而拓展了传统的以总质量成本最小化为优化目标的质量经济性分析.     

基于聚光太阳能热发电的联合循环发电系统

针对我国西北沙漠地区太阳能资源丰富但缺水严重的问题,提出了一种间冷回热太阳能燃气轮机与卡林那相结合的联合循环发电系统。通过"比较法",推导出太阳能热发电效率简明解析式。基于能的品位概念,采用EUD图像分析方法,探讨了新循环各个子过程的不可逆损失,指出了不可逆损失分布特征和太阳能热发电效率提高的潜力。通过分析关键参数对热力性能的影响,揭示了这种太阳能联合循环的热力特性规律。另外,针对传统太阳能热发电系统在低辐照时不发电的现状,提出了一种由太阳能燃气轮机循环、朗肯循环、卡林那循环组成的联合循环发电系统,并提出了一种新的运行调变策略,根据太阳辐照强度的变化切换系统流程,从而实现低辐照发电。以新疆地区的气象条件为例,研究了系统四季典型日的变辐照运行性能。     

9F级燃气蒸汽联合循环发电机组性能分析

根据我公司9F级燃气蒸汽联合循环发电机组的运行状况,如对主机参数进行优化匹配,对辅助系统进行优化,提高机组的出力和效率,可以最大限度降低发电成本,可有效提高9F级燃机电厂的竞争力。文章基于此拟主要讨论9F级燃气蒸汽联合循环发电机组性能特点。     

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%.