利用LNG冷能與工業余熱跨臨界循環參數分析
饒文姬; 魏守征; 饒文波 中北大學能源動力工程學院; 山西太原030000; 中北大學材料工程學院; 山西太原030000; 濟南二機床集團有限公司; 山東濟南250000
關鍵詞：跨臨界循環 lng冷能利用 工業煙氣余熱 lng冷能發電
摘要：針對一種利用LNG冷能與工業煙氣余熱的單級跨臨界循環展開研究,采用乙烷為循環工質,分析冷凝溫度、蒸發壓力、冷凝器夾點溫差及煙氣出口溫度4個主要運行參數對循環性能(熱效率、火用效率、凈功率輸出、乙烷及煙氣質量流量)的影響。介紹LNG冷能與工業煙氣余熱單級跨臨界循環模型,給出典型工況下各節點的參數。進行熱力學分析,得到循環的熱效率及火用效率表達式。采用Matlab軟件中的遺傳算法工具箱進行優化。熱效率和火用效率隨著冷凝溫度的升高而降低,隨著蒸發壓力的增大而增大;隨著冷凝溫度的降低及蒸發壓力的升高,循環系統凈功率輸出都增加;火用效率曲面和熱效率曲面存在交叉線,熱效率在蒸發壓力較低而冷凝溫度較高時低于火用效率;煙氣的質量流量明顯大于乙烷的質量流量,且都隨著冷凝溫度和蒸發壓力的增大而增大。熱效率和火用效率隨著夾點溫差的升高而降低,隨著煙氣出口溫度的增大,熱效率不變而火用效率降低,且火用效率曲面和熱效率曲面存在交叉線;凈功率輸出隨夾點溫差的增大而降低,隨煙氣出口溫度的改變而不變;煙氣及乙烷的質量流量隨夾點溫差的增加都降低;隨煙氣出口溫度的增加,乙烷質量流量不變而煙氣質量流量增加。火用效率和凈功率輸出隨著蒸發壓力的升高,先增大再減小,存在最佳的蒸發壓力(8 MPa左右),使得火用效率及凈功率輸出最大,而熱效率隨著蒸發壓力的增大而增大;隨著煙氣出口溫度的增加,熱效率及凈功率輸出不發生變化,火用效率逐漸降低;蒸發壓力升高,煙氣及乙烷的質量流量都降低;煙氣出口溫度增大,乙烷質量流量不變而煙氣質量流量增加。
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