ORC低温余热发电系统的能效分析

发布时间：2017-11-19 03:19

  本文关键词：ORC低温余热发电系统的能效分析

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【摘要】：有机朗肯循环系统采用低沸点有机工质,将低品位热能转化为高品质电能,具有结构紧凑、维护方便、负荷适应性好等优势。本课题对100~130℃的低温余热发电系统进行了能效分析和实验测试研究,并对优化方案进行了模拟分析,主要研究内容如下:(1)基于热力学第一、第二定律,采用火用平衡方法,对ORC余热发电系统及设备建立了能效分析模型,用流程模拟软件Aspen 7.3模拟分析了工况参数对系统性能的影响,得出环境温度、蒸发温度、膨胀机等熵效率是系统性能提高的有利因素,过冷度及冷凝温度的升高对系统性能的提高是不利因素,过热度对系统性能的影响不大。(2)设计搭建了以自主研发的向心透平为膨胀机,R123为工质,导热油为热源的ORC低温余热发电实验台。对主要设备进行实验测试和分析,结果表明:向心透平入口温度升高,其转速、输出功率、等熵效率及不可逆损失均增大;蒸发器导热油侧入口温度升高,其换热量、热效率、火用效率均增大,不可逆损失降低,蒸发压力升高,换热量增大,不可逆损失降低,热效率和火用效率增大,且蒸发器是循环系统中火用损失最大的设备;随冷凝压力升高,冷凝器火用损失增大,火用效率降低,不可逆损失仅次于蒸发器;液压隔膜泵总体性能良好,无泄漏,火用损小,适合低温余热发电系统。(3)对系统实验测试研究得到:导热油入口温度升高,系统总不可逆损失降低,输出功率、热效率、火用效率均增大;蒸发压力增大,总不可逆损失降低,蒸发器、冷凝器的传热温差火用损失、向心透平泄漏损失为系统总损失主要部分。(4)在实验研究基础上提出了乏汽回热、抽气回热及再热循环三种结构优化方案,并建立了热力学分析模型,利用流程模拟软件Aspen Plus对三种复杂的循环进行模拟与分析,得到:热源温度不变,蒸发温度88℃,乏汽回热、抽气回热及再热系统的热效率和火用效率比基本ORC系统分别高约3.64%和9.11%、2.83%和3.66%、3.17%和2.08%,所以乏汽回热系统性能最优,为最佳优化方案。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM617

【参考文献】

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本文编号：1202149