ORC發(fā)電裝置穩(wěn)態(tài)建模及變工況性能研究.pdf

1、為提高能源利用率，國(guó)家提出了―十三五‖節(jié)能環(huán)保發(fā)展規(guī)劃，積極鼓勵(lì)余熱能源的開(kāi)發(fā)與利用。作為國(guó)內(nèi)新興熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)，有機(jī)朗肯循環(huán)（簡(jiǎn)稱ORC）發(fā)電系統(tǒng)具有利用熱源溫度低、系統(tǒng)工作壓力低、系統(tǒng)占地空間小、較好的適應(yīng)性及高效環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為國(guó)內(nèi)余熱回收領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　ORC低溫余熱發(fā)電裝置的研究在國(guó)內(nèi)起步較晚，多以系統(tǒng)部件為研究對(duì)象，以理論研究為主，100kW以上級(jí)別的研發(fā)樣機(jī)較少。為了對(duì)接近工程應(yīng)用的高功率發(fā)電裝置系統(tǒng)性能進(jìn)

2、行深入分析，模擬并預(yù)測(cè)裝置變工況時(shí)運(yùn)行情況，本文對(duì)300kW級(jí)別的ORC低溫余熱發(fā)電裝置穩(wěn)態(tài)建模并仿真，在變工況下對(duì)其性能進(jìn)行分析。
　　首先，根據(jù)給定的熱源條件，從工業(yè)常用制冷劑中進(jìn)行初步篩選，確定四種工質(zhì)。通過(guò)建立簡(jiǎn)單系統(tǒng)模型，分別對(duì)四種工質(zhì)的系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)器出口溫度、冷凝器出口溫度與系統(tǒng)效率關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)合四種工質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用情況，考慮透平設(shè)計(jì)、使用安全性及經(jīng)濟(jì)性等因素，最后確定R134a最為滿足本樣機(jī)的熱源條件及裝置運(yùn)行條件。

3、
　　其次，對(duì) ORC低溫余熱發(fā)電裝置進(jìn)行從工程到理論的模型轉(zhuǎn)化，合理假設(shè)邊界條件并簡(jiǎn)化模型，利用Matlab軟件編程，分別采用移動(dòng)邊界法、多項(xiàng)式擬合等方法對(duì)系統(tǒng)各部件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)建模，以冷熱源及工質(zhì)泵頻率作為輸入條件，并考慮避免非常規(guī)工況的發(fā)生，將各部件模型有機(jī)結(jié)合。
　　最后，仿真并對(duì)比分析了多種變工況條件下系統(tǒng)熱力學(xué)參數(shù)的變化情況，在只改變熱源溫度或流量、只改變冷源溫度或流量及保持過(guò)熱度不變時(shí)熱源溫度伴隨工質(zhì)泵頻率同時(shí)上升

4、五種變工況條件下，研究熱負(fù)荷、冷負(fù)荷、蒸發(fā)器出口過(guò)熱度、液位、透平壓降、系統(tǒng)效率等性能參數(shù)變化情況。
　　仿真結(jié)果表明，熱源流量對(duì)系統(tǒng)效率影響大于冷源流量，熱源溫度隨工質(zhì)泵頻率一起升高的升負(fù)荷方式要比單純的提升熱源溫度對(duì)系統(tǒng)效率提升效果更好，而冷源溫度降低對(duì)提升系統(tǒng)性能的影響最為顯著，每降低1℃的冷源約升高0.2％的系統(tǒng)效率，比熱源溫度對(duì)系統(tǒng)效率的影響高出約10倍。研究成果豐富了國(guó)內(nèi)對(duì)于大發(fā)電功率下系統(tǒng)仿真模型研究的內(nèi)容，為樣機(jī)在