中低溫余熱發(fā)電的有機朗肯循環(huán)優(yōu)化設計及分析.pdf

1、我國所占有的余熱資源非常豐富,目前高溫段的余熱利用情況較為成熟,而中低溫段的余熱開發(fā)較少,有待繼續(xù)開發(fā)以充分利用。在可以開發(fā)的總的余熱量中,低溫余熱量所占比例約為40％—50%,如果能將此部分加以充分利用,則將為社會節(jié)約大量資源,同時也可以降低二氧化碳排放和熱污染。本文將針對中低溫余熱發(fā)電的有機朗肯循環(huán)(ORC)系統(tǒng)從工質優(yōu)選、結構優(yōu)化等方面展開研究。
　　本文針對整個有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)建立模型,其中基本部件包括了:熱水循環(huán)

2、、冷卻水循環(huán)、工質循環(huán)三部分;對工質進行篩選,針對所選出的14種純工質,以換熱面積和輸出功量的比值,建立經濟性能的評價標準;針對有機朗肯循環(huán)中工質所能得到的熱量潛力,建立熱回收效率的評價標準;從全面綜合的角度,結合熱一律、熱二律、經濟性能和熱回收率四種評價方式,使用雙層規(guī)劃問題的角度使用線性加權函數法提出了綜合性能評價標準。在混合工質的分析中,通過改變混合比例和蒸發(fā)溫度,分析了多種因素的影響。通過計算得出R123和 R245fa的目標函

3、數值相對小于其它工質,具有更高的經濟性能,且 R123在73℃時達到最小值即經濟性能達到最大值;在熱回收效率的角度中,熱效率是臨界溫度的函數,對于不同的工質,臨界溫度較低的工質熱效率較低,純工質的比較中R1234ze、R245fa在相同的蒸發(fā)溫度下具有更高的熱回收效率;從綜合評價系數確定的目標函數值來看,各種工質均隨蒸發(fā)溫度的升高先增大后減小,在352K-357K之間達到最大值,其中R113和R227ea的綜合性能相對優(yōu)于其他工質。對中

4、低溫余熱發(fā)電的 ORC系統(tǒng)進行結構上的優(yōu)化和分析,對添加中間換熱器(IHE),采用抽氣回熱和再熱循環(huán)循環(huán)等,從使用經濟性、熱回收、綜合評價的角度進行分析,得出結論為:加入內部換熱器和抽氣回熱裝置均對系統(tǒng)的性能有所提高,而加入再熱器在ORC系統(tǒng)中并不必要,除經濟性能在某些溫度區(qū)間有所提高外,其余指標均有所下降。
　　最后,本文完成了3kw的實驗系統(tǒng)設計,對部件進行了選型、分析和核算。并對發(fā)電量150kw的機組進行了經濟效益的估算和分