LNG冷能与中低温太阳能耦合燃气—氨水循环发电系统研究

发布时间：2017-06-10 11:09

  本文关键词：LNG冷能与中低温太阳能耦合燃气—氨水循环发电系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以煤为主的能源利用方式存在诸多弊端,加大清洁能源和可再生能源的开发利用力度是我国能源发展的必然选择。可再生能源方面,太阳能以其无限性、清洁性和普遍性被寄予了厚望,具有广阔的应用前景,然而太阳能的分散性、不稳定性和不连续性成为其发展的阻碍。清洁能源方面,天然气在我国一次能源消费中的比重越来越高,以此为推动,相关的液化天然气(LNG)冷能利用和燃气轮机发电产业迎来了前所未有的发展机遇。就目前LNG冷能利用的情况看来,还存在利用不够充分、效率低下甚至未进行利用的问题,造成极大的资源浪费;而常规的燃气-蒸汽联合循环存在水的定温蒸发过程与烟气余热回收热不匹配以及燃料燃烧过程?损失巨大的问题,导致能源利用效率无法进一步提高。针对上述问题,本文基于能源的梯级利用及品位提升原理,结合LNG冷能、中低温太阳能以及燃气轮机系统的应用特点,提出一种耦合中低温太阳能和LNG冷能的新型燃气-氨水联合循环发电系统,该系统将中低温太阳能与化石能源有机结合,通过重整反应和燃气轮机高效热转功将中低温太阳能间接转换成为高品质电能;以氨水混合物作为朗肯循环工质,利用氨水混合工质变温蒸发的特性实现余热回收过程的热匹配,同时结合LNG冷能利用改善朗肯循环冷凝换热过程,并通过LNG气化膨胀发电及冷却压气机入口空气的方式实现冷能的充分利用。本文以热力学第一定律能源效率、第二定律?效率和化石能源节约率(碳减排率)为作为系统性能评价指标,以相同输入条件下独立分产的化学回热循环(CRGT)发电系统、LNG直接膨胀发电系统和槽式太阳能热发电系统作为参比系统,借助Aspen Plus软件对系统进行稳态性能分析。模拟结果表明,系统总能源效率为51.5%,?效率为51.9%,对照参比系统,新型系统的化石能源节约率达到9.6%,相应碳减排率为9.6%,若将太阳能视为无偿输入,则相应的化石能源效率达到67.3%,普遍高于现有的单一化石能源发电系统。在化石燃料消耗量、LNG输入量、太阳能辐射量及相应模拟关键参数设置相同的条件下,新型系统各项性能指标均优于独立分产系统,具有明显优势。另外,针对新型系统的性能特性,选取太阳能集热温度、水碳比、压气机压缩比、透平入口初温和LNG输入量几个关键影响因素进行了变量分析。本文将多种能源形式的应用特点有机结合,通过不同能源之间的集成互补,形成总能系统,实现了中低温太阳能的品位提升和高效转换,LNG冷能得以充分利用,燃气轮机余热回收更加彻底,有效提升了系统综合性能。本文为清洁能源和可再生能源的综合互补应用以及能源的梯级高效利用提供了新思路,在当今我国强调加大清洁能源和可再生能源开发利用力度的局势下,具有重要的指导意义和现实意义。
【关键词】：中低温太阳能 LNG冷能 品位互补 重整反应 朗肯循环
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM61;TU83
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 国内外LNG冷能利用现状13-16
• 1.3 燃气-氨水联合循环研究现状16-17
• 1.4 太阳能与化石能源互补集成研究现状17-19
• 1.5 研究目标和内容19-21
• 第2章 系统集成方法与集成特征21-33
• 2.1 系统集成思路及原则21
• 2.2 LNG冷能利用方法21-25
• 2.2.1 LNG冷能特点21-22
• 2.2.2 典型LNG冷能利用方式22-25
• 2.3 中低温太阳能与化石燃料互补方法25-32
• 2.3.1 物理能与化学能综合梯级利用概念25-26
• 2.3.2 天然气化学能梯级利用方式26-29
• 2.3.3 中低温太阳能品位间接提升方法29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 新型LNG冷能与中低温太阳能耦合燃气-氨水循环发电系统33-39
• 3.1 概述33
• 3.2 新系统结构流程33-34
• 3.3 新系统热力性能评价标准34-37
• 3.3.1 能源效率35-36
• 3.3.2 ?效率36-37
• 3.3.3 化石能源节约率37
• 3.4 新系统节能特性分析37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 新型联合循环发电系统性能分析39-52
• 4.1 模型构建39
• 4.2 参比系统39-41
• 4.3 模型计算41-43
• 4.4 关键影响因素分析43-50
• 4.4.1 集热温度与水碳比43-46
• 4.4.2 压缩比与初温46-49
• 4.4.3 LNG输入量49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 结论与展望52-54
• 结论52-53
• 不足及展望53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 附录A 攻读学位期间的学术论文及科研情况60-61
• 附录B 攻读硕士学位期间参与项目61

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