低温热源螺杆发电系统理论分析与实验研究

发布时间：2018-10-29 18:49

【摘要】：我国余热资源丰富,若能有效的回收和利用,则可显著提高能源利用效率,节省常规能源,缓解发展与能源之间的矛盾。余热利用主要有换热、高温热泵、发电三种利用方式。目前,由于有机朗肯循环发电技术可以降低排放温度,具有尽可能多的利用余热热源或者自然能等低品位热源的优势,因此受到人们的普遍关注。本研究着眼于可再生低品位能源和不可再生余热资源,开展了有机朗肯循环低温发电机组的研究,主要针对85℃以下的热源进行理论分析与实验研究。 在前期课题组理论研究过程中,主要对有机朗肯循环发电系统的工质侧物性及温度等进行了理论研究。但在实际生产过程中,由于余热源形态及温度区间的多样性,机组工质内部参数很大程度上受外界环境的影响,没有从根本上解决影响低温余热发电技术的关键因素。因此,本文针对变流量和温度冷热源进行模拟计算,从低温发电机组影响因素的源头来分析对低温余热发电技术的影响。从工质的选择与横向比较,分别对纯工质和混合工质进行模拟计算与分析,掌握各种工质对低温发电技术的影响。 在国家973”项目的支持下,对原有低温发电实验台进行改进,组建了10kW低温热回收全自动并网螺杆膨胀发电机组。在前期模拟分析与实验中,工质质量流量的增加是提高发电功率的关键因素。由于螺杆膨胀机属于容积式膨胀机,当转速恒定时气态工质通过螺杆膨胀机的体积流量是不变的,因此通过螺杆膨胀机的气体密度需要尽可能的大,也就是说饱和气体比过热蒸气更适合螺杆膨胀机的应用,本实验设计了“预热器+蒸发器够组合式蒸发器,有效的提高系统的发电效率和发电量。在实验台上对10kW机组进行实验检测,对系统各部件进行计算分析。通过10kW低温发电机组的实验分析,验证了前期设计的正确性和可行性。在此基础上,针对山西某造纸厂余热乏汽回收项目建立了100kW低温发电机组示范工程,经过长期运转证实了低温发电机组的可靠性。 为了进一步优化低温发电机组的运行性能,对10kW机组进行了两组传动比工况下对比试验,得出不同的热源温度有最佳传动比与之对应,使得低温发电机组的发电功率最大。针对此结论,建立了仿真计算模型,在实验室又搭建有机朗肯循环试验台,对螺杆膨胀机负荷进行改造,由原来的同步发电机改为“扭矩测试仪+电制动机”,通过对扭矩试验台的实验分析,证实了不同热源温度有最佳螺杆膨胀机转速使得发电功率最大,同时也说明了仿真模型的准确性,为进一步开发和优化有机朗肯循环发电机组奠定了扎实的实验与理论基础。
[Abstract]:China is rich in waste heat resources, if it can be effectively recovered and utilized, it can significantly improve the efficiency of energy utilization, save conventional energy, and alleviate the contradiction between development and energy. Heat transfer, high-temperature heat pump and power generation are the main use of waste heat. At present, organic Rankine cycle power generation technology can reduce the emission temperature, and has the advantage of using waste heat source or natural energy as much as possible. Focusing on renewable low-grade energy and non-renewable waste heat resources, the research of organic Rankine cycle low temperature generator set is carried out, and the theoretical analysis and experimental study on the heat source below 85 鈩，

本文编号：2298503