【摘要】：微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)作為新世紀(jì)以來動(dòng)力和能源領(lǐng)域內(nèi)的重要技術(shù),是權(quán)衡國家的工業(yè)發(fā)展水平的關(guān)鍵標(biāo)志,因此,微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的研究對(duì)于社會(huì)發(fā)展具有重大的理論意義和應(yīng)用前景。功率在25-500kW之間的超小型燃?xì)廨啓C(jī)被稱為微型燃?xì)廨啓C(jī),帶回?zé)崞鞯奈⑿腿細(xì)廨啓C(jī)熱效率大約在20%-30%,而不帶回?zé)崞鞯膬H有14%-20%,所以,現(xiàn)有的微型燃?xì)廨啓C(jī)基本上都帶有回?zé)崞�。微型燃�(xì)廨啓C(jī)排出煙氣的溫度在200-340℃之間,隨著煙氣的排放大量的熱量隨之浪費(fèi),在能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)形式日益嚴(yán)峻的今天,煙氣余熱回收利用越來越受到重視,同時(shí)微型燃?xì)廨啓C(jī)熱效率的提升也是其在自身發(fā)展過程中需要解決的主要問題。有機(jī)朗肯循環(huán)余熱利用因其簡(jiǎn)單、高效、環(huán)保等特點(diǎn),在低品位熱源回收利用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。基于能的溫度對(duì)口,梯級(jí)利用原則,把微型燃?xì)廨啓C(jī)和有機(jī)朗肯循環(huán)連接起來是提高微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)發(fā)電效率,回收利用余熱資源的有效途徑。本文以WR100型微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組作為主要的研究對(duì)象,建立了與有機(jī)朗肯循環(huán)相結(jié)合的微型燃?xì)廨啓C(jī)煙氣余熱利用系統(tǒng)。本文的主要工作內(nèi)容具體包含以下幾部分。1.深入分析了微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組及余熱利用有機(jī)朗肯循環(huán),闡述了各系統(tǒng)的工作原理,針對(duì)主要工作部件、熱力循環(huán)過程及性能指標(biāo)分別進(jìn)行了專門的研究,并給出了微型燃?xì)廨啓C(jī)工作過程的靜態(tài)計(jì)算方程,也為后續(xù)其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)與建立提供了重要依據(jù)。2.根據(jù)系統(tǒng)工作機(jī)理,基于質(zhì)量守恒、熱力學(xué)方程、能量守恒方程等,依照WR100型微型燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù),通過合理的條件假設(shè),建立了微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)整體的數(shù)學(xué)模型。在已建立的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了額定工況下的模擬仿真。仿真結(jié)果表明,模型的發(fā)電功率輸出可以很好的跟隨用電負(fù)荷的變化,其各項(xiàng)參數(shù)變化合理,結(jié)果可信。3.針對(duì)前文中的微型燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)了廣義預(yù)測(cè)控制器,對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行了設(shè)定值跟蹤能力測(cè)試和抗擾動(dòng)能力測(cè)試,在控制器的作用下各仿真測(cè)試結(jié)果均得到了較好的控制效果。同時(shí),在與傳統(tǒng)PID控制器的對(duì)比測(cè)試中所設(shè)計(jì)的廣義預(yù)測(cè)控制器表現(xiàn)出了更好的控制性能。同時(shí)也驗(yàn)證了建立的系統(tǒng)模型是準(zhǔn)確可用的。4.為了有效回收微型燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣余熱,采用煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的多變量特性和運(yùn)行條件多變的特性,提出了基于二次型性能指標(biāo)的多變量神經(jīng)元PID控制算法。仿真結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)出的控制器體現(xiàn)出了優(yōu)秀的控制品質(zhì),并且采用有機(jī)朗肯循環(huán)煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)可以有效的回收利用微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行過程中排出的低溫?zé)煔赓Y源,能夠額外獲得更多的發(fā)電功率,也意味著在一定程度上能夠節(jié)省燃料。
【圖文】：

２．２．１邋ＭＧＴ發(fā)電系統(tǒng)工作原理逡逑燃?xì)廨啓C(jī)的類型很多，本文以單軸的ＭＧＴ為例，說明其工作原理。簡(jiǎn)單逡逑的ＭＧＴ循環(huán)的主要組成部件為透平、壓氣機(jī)和燃燒室。圖２－１顯示了簡(jiǎn)單的逡逑ＭＧＴ循環(huán)的工作原理圖。逡逑燃燒室逡逑壓氣機(jī)逡逑圖２－１簡(jiǎn)單循環(huán)的ＭＧＴ工作原理圖逡逑其工作原理簡(jiǎn)要描述如下：首先空氣被吸入壓縮機(jī)并經(jīng)過壓縮機(jī)的加壓，逡逑使空氣的壓力達(dá)到較高的程度，隨著空氣壓力的升高，其溫度也會(huì)有了很大的逡逑提升。而壓縮機(jī)由透平提供動(dòng)力，所以壓縮機(jī)可以視為透平的負(fù)載。接著高溫逡逑高壓的空氣通進(jìn)燃燒室并混合燃料，經(jīng)過燃燒反應(yīng)過程變成了高溫、高壓的燃逡逑８逡逑

效能的回?zé)崞�，采用回�(zé)嵫h(huán)的形式。ＭＧＴ的回?zé)嵫h(huán)和簡(jiǎn)單循環(huán)工作過程原逡逑理非常相似，回?zé)嵫h(huán)只是增加了對(duì)壓縮空氣的預(yù)熱過程，提高了空氣的溫度，逡逑節(jié)約了燃燒室燃料消耗量。如圖２－２所示為加有回?zé)崞鞯模停牵曰責(zé)嵫h(huán)工作逡逑原理圖。逡逑燃燒室逡逑壓縮空氣邋＿＿：邋￣Ｆ｜￣邋］邐逡逑－－－（：Ｇ逡逑壓氣機(jī)透平逡逑圖２－２回?zé)嵫h(huán)的ＭＧＴ工作原理圖逡逑在實(shí)際情況中，機(jī)組中往往還設(shè)置了啟動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、燃料系統(tǒng)等逡逑輔助裝置，而設(shè)置這些輔助裝將的Ｂ的是保證燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)正常工作。為使機(jī)逡逑組各系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效地運(yùn)行，，燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中還有著較為完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)，逡逑對(duì)各輔機(jī)系統(tǒng)及主機(jī)進(jìn)行控制與保護(hù)。逡逑２．２．２邋ＭＣＴ發(fā)電系統(tǒng)主要工作T吪ｅ義媳窘謚饕繡懲鈣�、研M⑷忌帳搖⒒厝繞韉齲停牽苑⒌緇楣ぷ韉暮隋義閑牟考�，详细的綑{芰司蔡匭緣那筧》椒āＵ馕笮９討星筧∥⑿腿煎義掀只案涸囟匠淌街械母饗釹凳急噶頌跫�。辶x希

本文編號(hào)：2619007