微型燃气轮机-有机工质联合循环总体性能分析

发布时间：2024-03-24 08:16

　　为提高能源综合利用率,将微型燃气轮机(MGT)和有机工质朗肯循环(ORC)/喷射制冷循环(ERC)结合,构建燃气-有机工质联合循环系统。以两种燃气-有机工质联合循环为研究对象,即燃气-有机工质发电(MGT+ORC)、燃气-有机工质制冷(MGT+ERC),分析了微型燃气轮机设计工况下燃气-有机工质联合循环特性及采用5种有机工质时联合循环性能变化规律。结果表明:MGT+ORC和MGT+ERC可显著提高联合循环系统输出功率和效率,对于MGT+ORC而言,R123是最佳工质,具有最大发电能力,对MGT+ERC而言,R600是最佳工质,具有最大制冷能力;在MGT+ORC联合循环中微型燃气轮机负荷从100%降到45%时,采用R123工质的ORC系统输出电功率从20.9 kW下降到14.3 kW。

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【部分图文】：

图1微型燃气轮机/有机工质循环系统图

联合循环系统构成如图1所示。在MGT+ERC联合循环系统中有机工质制冷采用喷射制冷,在喷嘴出口产生引射作用,带动制冷蒸发器内工质蒸发对外制冷。MGT+ORC联合循环系统中有机工质发电是朗肯循环。烟气余热经换热器加热有机工质,有机工质吸收热量,经饱和区、两相区、过热区,生成过热工作....

图2蒸发器中的换热过程示意图

烟气与有机工质之间的最小温差称为夹点温差,采用ε-NTU夹点法对蒸发器内的传热过程进行计算,夹点通常在工质泡点处得到。换热过程如图2所示。tp为夹点温度,tg为蒸发温度,其他端点为图1中蒸发器进出口温度。蒸发器中的有机工质吸收MGT烟气中的热量,生成工作蒸汽。2联合循环系统设计....

图3MGT变负荷运行时燃料流量和烟气温度

图3为MGT变负荷时燃料流量和烟气温度。输出功率从100kW降至47kW,烟气温度由300℃降至240℃,燃气质量流量由0.0077kg/s降至0.0059kg/s。图4为MGT+ORC联合循环中采用5种工质的ORC电功率的变化规律。采用R123工质时ORC电功率....

图4MGT+ORC联合循环中ORC电功率

图4为MGT+ORC联合循环中采用5种工质的ORC电功率的变化规律。采用R123工质时ORC电功率从20.9kW降至12.5kW。5种工质中,R123在变工况范围内功率最高,R601a次之,R245fa和R600具有中等功率,R600a功率最小。图5为ORC采用不同工质时,M....

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