带空气预热的燃机—补燃型余锅及烟气余热耦合热管制冷联合系统及其优化设计

发布时间：2020-04-16 00:39

【摘要】：随着天然气清洁能源的普及,燃气轮机联合循环应用越来越多,但在实践过程中通常遇到两类问题。一是为了提高热、电产出,增加燃机的燃料量,因此导致余锅排烟量急增,更多的余热和更多的富氧化学能损耗掉;二是当冷量用户距燃机系统较远时,余锅排烟余热不方便做吸收式制冷的热源,因为采用蒸汽作制冷动力。为此本文提出了一个新的燃机联合流程:带空气预热的燃机-补燃型余锅和烟气余热耦合热管制冷联合系统,并进行了优化设计。新联合系统由燃机-余锅、余锅-吸收式制冷两个子系统构成。在燃机-余锅子系统中,设计了余锅补燃工艺,部分燃料进余锅以减少燃机配风和消化燃机排烟中的过剩氧,并配合空气压缩改成多级压缩,用余锅补燃烟气预热压缩空气,以提高燃机燃烧室温度,增加膨胀透平出力,将烟气的部分热量升级成透平有效功输出,且空气压缩功耗也一并减少。在余锅-吸收式制冷子系统中,利用热管高导热性,可长距离输送热量的特征,将烟气余热转移给吸收式制冷的发生器,为制冷系统提供能源。接下来,本文将进行三方面的研究工作。一、契合热力学分析,包括?能级曲线(-H图)和?损分析,得出燃机-补燃型余锅子系统中烟气的能量最高、做功能力最强、过程?损也最大,其能量利用情况在整个联合系统中起决定作用,联合系统的优化思路是提高燃气透平的高等级的力?并减小换热过程的?损。具体措施可以是提高燃气透平进口的温度和压力、选用等熵效率高的燃气透平以及调整烟气换热参数等。二、将联合系统分成带空气预热的燃机-补燃型余锅子系统、吸收式制冷机组和分离式热管三部分,建立起新流程包括压气机、燃烧室、燃气透平、余热锅炉、吸收式制冷机组和热管换热器等各个单元的数学模型,为后面优化新流程奠定基础。三、在热力学分析结果和数学模型的基础上,先以?损最小和净收益最大为双目标,优化燃机-补燃型余锅子系统,得到其Pareto前沿,选取优化点B,其对应?损为4265kW,相应减小了8.5%,净收益为1.044×10~6$/年。在得到的烟气优化参数基础上,以机组的热力系数COP最大为目标优化制冷机组,得到优化结果为0.8445,增幅为1.8%。得到相关的优化参数后,以传热系数最大为目标优化分离式热管,优化得到U_(Hmax)=32.2W/(3　ぁ，

本文编号：2629184