中低溫熱源汽液兩相螺桿膨脹機發(fā)電系統(tǒng)性能研究.pdf

1、我國是世界第二大經(jīng)濟體，但是單位工業(yè)生產(chǎn)總值能耗卻居高不下，超過了國際平均水平2倍以上。提高工業(yè)能源利用效率，開發(fā)清潔的可再生能源成為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要方向。因此，我國工業(yè)余熱以及太陽能、地熱能等具有廣闊的發(fā)展前景。中低溫熱源汽液兩相螺桿膨脹機發(fā)電技術(shù)既可以實現(xiàn)工業(yè)余熱的回收利用，同時還能用于地熱能發(fā)電。本文通過建立螺桿膨脹機有機工質(zhì)汽液兩相發(fā)電系統(tǒng)模型、全流式地熱發(fā)電系統(tǒng)模型以及雙級發(fā)電系統(tǒng)模型，研究其在中低溫熱源的條件下的性能表

2、現(xiàn)，力求做到為工程實際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。
　　首先，以燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的余熱鍋爐排煙為熱源，建立有準三角循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)模型。探究蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器出口工質(zhì)干度以及環(huán)境溫度等循環(huán)參數(shù)對發(fā)電性能的影響，并借助熱力學(xué)第一定律與第二定律分析在不同循環(huán)參數(shù)條件下系統(tǒng)性能差異的原因。結(jié)果表明：系統(tǒng)蒸發(fā)溫度升高時，系統(tǒng)具有更高的發(fā)電潛力；對于給定的蒸發(fā)溫度，當蒸發(fā)器出口工質(zhì)干度升高時，系統(tǒng)發(fā)電性能將會下降；環(huán)境溫度對系統(tǒng)發(fā)電性能也有影響，當環(huán)境溫

3、度降低時，系統(tǒng)發(fā)電性能上升。
　　然后，針對中低溫地熱源，建立全流式發(fā)電系統(tǒng)模型，基于螺桿機膨脹比與內(nèi)效率的關(guān)系，探究動力機入口工質(zhì)干度與系統(tǒng)凈功率的關(guān)系。計算并分析全流式發(fā)電系統(tǒng)在90-150℃溫度范圍的地熱源發(fā)電性能并與常規(guī)ORC發(fā)電系統(tǒng)進行比較。得出結(jié)論：動力機入口工質(zhì)存在最佳干度；全流式發(fā)電系統(tǒng)的凈功率在90-130℃熱源溫度范圍內(nèi)要比ORC系統(tǒng)表現(xiàn)好，當熱源溫度超過130℃時，ORC系統(tǒng)發(fā)電性能更為突出；全流式系統(tǒng)更適合

4、于具有一定干度的蒸汽的熱源。
　　最后，將全流發(fā)電技術(shù)與ORC發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，提出雙級發(fā)電系統(tǒng)，分析雙級發(fā)電系統(tǒng)在130-150℃溫度范圍地熱源的發(fā)電性能，對比過熱器、回熱器在雙級發(fā)電系統(tǒng)中的作用。建立?損失分析模型，分析其不同性能表現(xiàn)的原因。結(jié)果表明：過熱-回熱式雙級發(fā)電系統(tǒng)具有非常優(yōu)異的性能表現(xiàn)，無論是凈功率或是熱效率還是?效率，過熱-回熱式雙級發(fā)電系統(tǒng)都取得了絕對優(yōu)勢。過熱器與回熱器對系統(tǒng)具有非常大的影響，當雙級發(fā)電系統(tǒng)僅有