中低溫余熱發(fā)電的有機(jī)朗肯循環(huán)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(huì)節(jié)約大量資源,同時(shí)也可以降低二氧化碳排放和熱污染。本文將針對(duì)中低溫余熱發(fā)電的有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)系統(tǒng)從工質(zhì)優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面展開研究。
　　本文針對(duì)整個(gè)有機(jī)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(zhì)循環(huán)三部分;對(duì)工質(zhì)進(jìn)行篩選,針對(duì)所選出的14種純工質(zhì),以換熱面積和輸出功量的比值,建立經(jīng)濟(jì)性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)中工質(zhì)所能得到的熱量潛力,建立熱回收效率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);從全面綜合的角度,結(jié)合熱一律、熱二律、經(jīng)濟(jì)性能和熱回收率四種評(píng)價(jià)方式,使用雙層規(guī)劃問題的角度使用線性加權(quán)函數(shù)法提出了綜合性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在混合工質(zhì)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(jì)算得出R123和 R245fa的目標(biāo)函

3、數(shù)值相對(duì)小于其它工質(zhì),具有更高的經(jīng)濟(jì)性能,且 R123在73℃時(shí)達(dá)到最小值即經(jīng)濟(jì)性能達(dá)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(shù),對(duì)于不同的工質(zhì),臨界溫度較低的工質(zhì)熱效率較低,純工質(zhì)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(píng)價(jià)系數(shù)確定的目標(biāo)函數(shù)值來看,各種工質(zhì)均隨蒸發(fā)溫度的升高先增大后減小,在352K-357K之間達(dá)到最大值,其中R113和R227ea的綜合性能相對(duì)優(yōu)于其他工質(zhì)。對(duì)中

4、低溫余熱發(fā)電的 ORC系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化和分析,對(duì)添加中間換熱器(IHE),采用抽氣回?zé)岷驮贌嵫h(huán)循環(huán)等,從使用經(jīng)濟(jì)性、熱回收、綜合評(píng)價(jià)的角度進(jìn)行分析,得出結(jié)論為:加入內(nèi)部換熱器和抽氣回?zé)嵫b置均對(duì)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(jīng)濟(jì)性能在某些溫度區(qū)間有所提高外,其余指標(biāo)均有所下降。
　　最后,本文完成了3kw的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì),對(duì)部件進(jìn)行了選型、分析和核算。并對(duì)發(fā)電量150kw的機(jī)組進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益的估算和分