道路工况下有机朗肯循环系统节能潜力分析

针对有机朗肯循环(ORC)的研究集中于理想发动机而对真实道路工况下的研究不足的现状,对真实道路工况下ORC系统的节能潜力进行了分析。利用GT-Suite软件中的不同模板,分别建立了发动机、ORC系统、动力传输系统和其他零部件的模型,并在此基础上建立了整车仿真模型。仿真结果表明,发动机和ORC系统模型准确。利用所建整车模型分析了新欧洲驾驶循环(NEDC)和重型柴油车(HHDDT)高速巡航两种道路工况下发动机的排气能量特性、ORC系统的运行特性及节能潜力。结果表明:NEDC工况下的发动机排气能量波动较大,变化范围为5.8～36kW,平均能量回收效率为2.01%,其中,市区工况下的平均排气能量为10.3kW,平均能量回收效率为1.34%,郊区工况下的平均排气能量为18.3kW,平均能量回收效率为3.32%;HHDDT高速巡航工况下的发动机排气能量波动较小,变化范围为5.2～27.7kW,平均排气能量为20.0kW,平均能量回收效率为4.01%;ORC余热回收系统更适用于高速巡航及郊区工况,应尽量避免在车速较低且波动较大的市区工况下使用。     

两种米勒循环方案对发动机性能影响对比

应用通过提早或迟后关闭进气门的米勒循环降低缸内最高燃烧温度以达到降低缸内NOx排放目的。基于GTpower软件建立并校准TBD620单缸机的仿真模型,对变气阀重叠角(VVO)和变凸轮型线(VCT)两种米勒循环方案进行仿真分析,对比了二者对TBD620单缸机经济性能及NO_x排放的影响。结果表明,两种方案,米勒度越大,低负荷工况油耗越少,高负荷工况油耗先减少后增大;NOx排放明显减少,高负荷时降幅为90%以上。与VCT方案相比,VVO方案的经济性能和排放性能较优。     

采用温差发电-有机朗肯循环联合系统的船舶余热利用实验研究

为了实现具有复杂特性的船舶多种余热的高效回收,提出了一种基于温差发电-有机朗肯循环(TEG-ORC)联合循环的船舶余热梯级利用系统。根据底循环对主机烟气的利用量,定义了TEG/ORC底循环比参数。通过实验研究,探索了在ORC蒸发压力为0.9MPa的工况下,系统输出功率、热效率、多级余热利用量和发电成本等重要性能参数随底循环比的变化规律,并对联合循环系统的性能及其影响规律进行了评估。实验设计了热管强化换热装置用以克服前期研究中发现的TEG底循环热端换热瓶颈。结果表明:3种底循环比(0.369、0.508、0.615)工况下的实验结果与模拟结果基本一致;TEG-ORC联合循环系统更好地利用了多种船舶余热及TEG底循环的冷却散热,提升了余热利用性能和输出功率,使其热效率高于各底循环且发电成本低于各底循环;在TEG/ORC底循环比为0.615时,联合系统输出功率为134.50 W,热效率为6.93%,发电成本为3.32元/(kW·h)。TEG-ORC联合循环可实现船舶多种烟气余热的梯级利用,提高余热利用量,并提升ORC底循环运行的稳定性和安全性。     

废热源驱动的有机朗肯循环系统变工况性能分析

预测了废热源驱动的有机朗肯循环(ORC)系统在变工况下的性能,循环工质为R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷).在经过实验数据验证的模型基础上,对所研究的ORC系统进行了变工况分析.结果表明:充分利用烟气余热,有助于系统性能的提高;对冷凝器中的工质应合理冷却,所研究系统的过冷度在0.5~0.6 K为宜;由于夏季环境温度大大高于冬季,所研究系统的输出功偏离额定工况30%以上;根据各地的实际情况,合理选择额定工况设计点,可以改善系统性能,使之四季工作在额定工况点周围,有利于系统有效工作.     

基于流程模拟的固体氧化物燃料电池-燃气轮机-有机朗肯循环联合系统的优化分析

将有机朗肯循环(ORC)作为底层循环与固体氧化物燃料电池(SOFC)、燃气轮机(GT)等能源动力系统耦合,可充分回收上层系统的低温余热进行发电,从而提高整个联合系统的能量转换效率.对SOFC-GT-ORC联合系统进行了一体化的建模分析与数值计算,讨论了SOFC的燃料和空气流率、透平的压比、ORC的分流系统等参数对联合系统性能的影响,并针对超临界工况下ORC及联合系统的运行参数进行了优化设置.所提出的基于增压SOFC-GT混合模式与超临界ORC的新型SOFC-GT-ORC联合循环及建立的一体化流程模型有助于揭示耦合系统的一般性能特性,并给出了一些关键参数的优化判据,可为SOFC-GT-ORC及同类复合动力循环系统的优化设计与运行提供理论指导和参考依据.     

采用蒸汽喷射器的低负荷给水加热系统变工况性能研究

为了解决低负荷运行时燃煤发电机组脱硝效果差及热经济性低的问题,以某660 MW超临界机组为研究对象,基于GSE仿真平台搭建锅炉汽轮机耦合模型。在此模型基础上,提出以屏式过热器出口蒸汽引射汽轮机1级抽汽,通过蒸汽喷射器的混合蒸汽作为新增0号高压加热器的汽源以加热给水,并嵌入蒸汽喷射器性能模型,计算得到了不同的喷射器引射比对脱硝效率、机组热经济性以及变工况性能的影响。研究表明:设计负荷为50%负荷时,最佳设计引射比为0.56(对应的设计给水温升为30℃),此时系统节煤0.52g·(kW·h)-1,脱硝效率提高13.29%;综合考虑喷射器的运行稳定性和机组的热经济性,建议优化后的系统在45%~90%负荷范围内运行,此时可获得较佳的节能减排效果。     

关于分布式能源系统的思考

简要地综述与分析了分布式能源系统和它的主要优、缺点,其适用的设备与热力循环以及这种系统适用的地区。得出的主要结论是:这种系统特别适用于电、热(冷)联产;为保证变工况下任意电、热(冷)负荷的需求,宜用加补燃的程循环(蒸汽循环);在我国,目前这种系统适用于经济发达地区。     

蒸汽型双效吸收式冷水机组部分负荷性能

为了分析蒸汽型双效溴化锂吸收式冷水机组部分负荷工况性能,建立了机组非线性耦合数学模型．由于该模型变量多,溶液温度、浓度取值范围相互制约,采用子空间置信域法进行求解．通过机组部分负荷工况性能测试试验,验证了模型的正确性．最后模拟分析了4种运行模式下机组部分负荷工况的蒸汽耗量、机组性能系数（COP）和综合部分负荷性能系数（IPLV）．结果表明以冷水入口温度为控制信号,变溶液循环量的运行模式下机组性能最好,比定溶液循环量调节运行模式可节省约20％的能耗量．     

摩托车发动机VVT系统控制策略的分析

针对中小排量摩托车发动机的特点,研制了可切换双进气正时参数VVT系统．以一维CFD计算为基础,建立了摩托车发动机VVT系统的循环仿真模型。在此基础上,对发动机怠速低负荷、中等负荷、低转速高负荷、高转速高负荷不同工况条件下VVTL（Variable Valve Timing and Lifting）运行模式的控制策略进行了详细探讨．结合JH125摩托车发动机所进行的研究表明,VVT系统可以在各种不同工况下实现发动机动力性、经济性以及排放性能的有效提高．     

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)。