基于有机朗肯循环的废气发电技术的研究.pptxVIP

基于有机朗肯循环的废气发电技术的研究;第一章 绪论;1.目前主流的余热利用方法简介;2.目前几种主要的余热利用方式比较;3.余热利用实例;安装双循环系统的效果 图1.8是加装和不加装余热回收系统下发动机排气管各点处的排气温度：发动机初始排气温度很高，可达到 700～800℃，相差不大；而加装余热回收系统使得发动机排到环境中的废气温度发生了明显的变化，由 400℃左右下降为 100℃左右，这说明双循环余热回收系统可以有效地回收发动机废气余热。;第二章 朗肯循环热力学计算和理论分析 1.水和有机工质作为工作介质的比较 图 5（a）是水作为工作介质的温熵图，其中的 3-4s 为理想做功过程，3-4 为实际做功过程，可以看出水做工质时，膨胀过程是趋向湿蒸汽区域的，如果余热温度不高的情况下，3 状态点温度很难提高，其做功曲线就会与干湿蒸汽分界线相交而使得 4 状态点处于湿蒸汽区域内。这样就必须采取再热或者抽气闪蒸等技术手段来防止做功完毕过热蒸汽变成湿蒸汽，使得发电的成本和工艺的复杂性提高。; 图 5（b）为有机工质作为工作介质的温熵图，其中有机工质的做工过程为 3-4，显然其做工膨胀过程趋向过热蒸汽区域，即：工质越膨胀越干燥，在透平机械中膨胀做功而不会变为湿蒸汽。并且 3 状态点是处于饱和蒸汽状态点，所以有机工质无需过热，这样有机工质就不会对透平机械的叶片带来冲击或腐蚀的危害。;有机工质和水作为工作介质的优势对比 虽然使用补汽轮机和闪蒸技术的以及优化整个系统用热方式，以水为工质的余热利用系统效率可提高 20~30%左右，目前可达到 38~42kWh/，但基于水本身特性，在中低温条件下，其余热回收效率不可能再有很大的提升。相比较水作为工质，使用有机工质的主要优势可以归纳为： a) 有机工质沸点很低，极易产生高压蒸汽。 b) 有机工质的蒸发潜热比水小很多，因此中低温情况下热回收率高。 c) 有机工质的冷凝压力接近或稍大于大气压，工质泄露可能性小，无需复 杂的真空系统。 d) 有机工质凝固点很低(低于-73℃)，这就允许它在较中低温度下仍能释放 出能量。这样做，在寒冷天气可增加出力，冷??器也不需要增加防冻设施。 e) 由于有机工质本身的特性，系统的工作压力低，约 1.5MPa，管道工艺要 求低。 f) 有机工质基本都是等熵工质或干流体，无需过热处理，不会在有水滴在高速情况下对透平机械的叶片造成冲击损害，也不会腐蚀透平机械。 ;2.采用混合工质优点 为了使工质温度变化趋势更贴近余热源，减少换热不可逆损失，有机朗肯循环还可以采用混合工，利用混合工质的非共沸特性：其相变时存在明显的温度滑移，如图 6（b）中所示，蒸发曲线 3-4为向右上倾斜的斜线，而不是单一纯工质状态下的斜率为 0 的水平线（图 6（a）），因此工质的等温蒸发吸热过程与热源的配合紧密，换热平均温差小，而使其换热不可逆损失降低。 ;3.理想状态朗肯循环主要过程;4.理想状态下朗肯循环的具体运行过程如下： （1）等压加热：过冷态工质在工质泵的作用下流入蒸发器，恒压条件下与废气热源进行热量交换。在此过程中工质经历了预热，蒸发，过热三个阶段，对应图中 4-1 过程。 在蒸发器中，工质吸收热量最终成为过热蒸汽。 （2）等熵膨胀：过热蒸汽进入膨胀机械膨胀对外输出做功。相对于对外输出功量，工质的散热损失可忽略不计，故可将该膨胀过程视为绝热过程，对应图中 1-2 过程。在膨胀机械中，工质蒸汽的热能转化为机械能。 （3）等压放热：流出膨胀机械的工质乏气的温度与压力均有所下降，接着流入冷凝器进行定压冷凝，对应图中 2-3 过程。在冷凝器中，工质蒸汽对外放热冷凝成为饱和液态。 （4）等熵压缩：冷凝后的液态工质在工质泵中进行加压，同样地可以忽略散热损失，故也可认为此压缩过程为绝热过程，对应图中的 3-4 过程。工质泵将工质增压至蒸发压力，将其并送入蒸发器，自此完成一次完整的朗肯循环。 ;5.朗肯循环的热力分析计算 ;6.实际朗肯循环热力学分析;7.朗肯循环热力学计算总计小结;8.工作运行参数对朗肯循环效率的影响;（2）蒸发压力对热效率的影响 图 2.6 可看出，在蒸发温度和冷凝压力一定时，系统效率随着蒸发压力升高而增大。当蒸发压力由P升高 P ‘时，平均吸热温度升高，从而使得朗肯循环的平均温差增大。根据等效卡诺效率的概念可知，平均温差越大，系统效率就越高。所以循环的热效率随着蒸发压力的提高而提高。 过度地提高蒸发压力也会对系统产生一些不利影响。例如膨胀机械的机械强度问题。而在蒸发压力提高的同时，乏汽的干度会相应降低，乏汽中