本文關(guān)鍵詞：有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化研究

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【摘要】：我國工業(yè)中存在大量被直接排放到環(huán)境的低溫余熱,而有機朗肯循環(huán)(ORC)余熱發(fā)電技術(shù)以結(jié)構(gòu)簡單,熱效率高,壽命長,經(jīng)濟性好,環(huán)境友好等特點而被認(rèn)為是目前回收余熱最具前景的技術(shù)之一。因此,對該技術(shù)性能的優(yōu)化研究對實現(xiàn)我國節(jié)能減排和維持生態(tài)平衡的發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義。首先以基本的ORC系統(tǒng)(BORC)為研究對象,對系統(tǒng)經(jīng)濟性進行了研究,以蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差、煙氣及冷卻水流量為自變量,建立了以最小電力生產(chǎn)成本為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型;分析了各參數(shù)對電力生產(chǎn)成本的影響,并對系統(tǒng)參數(shù)進行了優(yōu)化,比較了煙溫對最佳參數(shù)的影響。結(jié)果表明:由于蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差、煙氣及冷卻水流量對系統(tǒng)設(shè)備造價和凈輸出功的綜合影響,其均存在最佳值使電力生產(chǎn)成本最小;在冷卻水溫度為20℃和進口煙溫為170℃時,工質(zhì)R245fa的經(jīng)濟性最好,對應(yīng)的最小電力生產(chǎn)成本約0.4339元/(k W·h);且隨著煙溫的升高,系統(tǒng)經(jīng)濟性提高,對應(yīng)的最佳蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差及煙氣流量均增大。在已建立BORC系統(tǒng)熱力和經(jīng)濟模型的基礎(chǔ)上,建立了內(nèi)回?zé)嵊袡C朗肯循環(huán)(IHORC)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,以此對兩系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性和經(jīng)濟性進行分析。在蒸發(fā)溫度的變化下,對兩系統(tǒng)的熱效率、嗾效率、電力生產(chǎn)成本及回收期進行了分析。結(jié)果表明:隨著蒸發(fā)溫度的上升,兩系統(tǒng)的熱效率逐漸增大,而嗾效率先增大后減小,存在某一蒸發(fā)溫度使得嗾效率最大;且隨著蒸發(fā)溫度的增大,兩系統(tǒng)的電力生產(chǎn)成本和回收期均先減小后增大,存在最佳的蒸發(fā)溫度,使得系統(tǒng)電力生產(chǎn)成本最小,回收期最短;在設(shè)定的條件下,IHORC系統(tǒng)熱經(jīng)濟性更優(yōu);而BORC系統(tǒng)經(jīng)濟性更好。根據(jù)BORC系統(tǒng)和IHORC系統(tǒng)熱經(jīng)濟性和經(jīng)濟性的對比結(jié)果,確立了一個由嗾效率和電力生產(chǎn)成本構(gòu)建的綜合目標(biāo)函數(shù);并建立了分別以最大嗾效率、最小電力生產(chǎn)成本及最小綜合目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)的優(yōu)化模型,對兩系統(tǒng)進行了優(yōu)化;同時,分析了蒸發(fā)溫度、冷凝溫度及煙氣溫度對系統(tǒng)綜合經(jīng)濟性的影響;并分析了煙溫對系統(tǒng)參數(shù)的影響;且找出了不同煙溫和蒸發(fā)溫度下的性能更好的循環(huán)系統(tǒng)。結(jié)果表明:綜合目標(biāo)函數(shù)能夠協(xié)調(diào)好熱經(jīng)濟性和經(jīng)濟性,可以評價系統(tǒng)綜合經(jīng)濟性;在設(shè)定的條件下,兩系統(tǒng)分別存在綜合經(jīng)濟性更好的蒸發(fā)溫度區(qū)間,推薦利用IHORC系統(tǒng)回收高溫?zé)煔?而BORC系統(tǒng)適合回收低溫?zé)煔?且隨著蒸發(fā)溫度的升高,綜合目標(biāo)函數(shù)值先減小后增大,存在某一蒸發(fā)溫度使得系統(tǒng)性能最好;隨著冷凝溫度的增大,綜合經(jīng)濟性變差;同時,且隨著煙溫的上升,兩系統(tǒng)最佳蒸發(fā)溫度均逐漸增大。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM617

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1236356