目前國(guó)內(nèi)外能源形勢(shì)日趨嚴(yán)峻,我國(guó)能源利用率低、結(jié)構(gòu)不合理,表現(xiàn)為煤炭仍然是主要能源且短時(shí)間內(nèi)無(wú)法被完全替代、工業(yè)余熱余壓體量巨大卻未能有效利用等,所以開(kāi)展工業(yè)領(lǐng)域低溫余熱利用技術(shù)研究工作對(duì)節(jié)能、減排、降耗意義重大。由于供熱燃煤工業(yè)鍋爐個(gè)體小、分布廣,使得余熱回收潛力小、經(jīng)濟(jì)性差,因此相關(guān)研究較少;現(xiàn)有余熱回收技術(shù)又不能很好的對(duì)這部分低溫余熱加以利用,造成了嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。近年來(lái)在國(guó)家政策指引下,供熱鍋爐開(kāi)始向集中化、大型化發(fā)展,可回收的低溫廢熱增多,如何有效回收余熱的問(wèn)題變得更為緊迫。本課題為此對(duì)沈陽(yáng)市90MW供熱燃煤工業(yè)鍋爐尾部溫度155.44℃的低溫?zé)煔庥酂峄厥者M(jìn)行了研究,提出了有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)余熱回收發(fā)電的方案,通過(guò)對(duì)包含鍋爐運(yùn)行系統(tǒng)、ORC回收系統(tǒng)等在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析和合理優(yōu)化,進(jìn)一步提升了能質(zhì)水平和能源利用率,有效降低了鍋爐排煙溫度,提高了鍋爐效率,為實(shí)際工程應(yīng)用提供了理論指導(dǎo)和計(jì)算參考。通過(guò)建立ORC系統(tǒng)熱力模型,研究不同工質(zhì)對(duì)系統(tǒng)循環(huán)性能的影響,最終確定了循環(huán)工質(zhì)為R245fa。進(jìn)行循環(huán)參數(shù)優(yōu)化討論并采用最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)了90%最佳負(fù)荷工況時(shí)的理論ORC系統(tǒng)物理模型,計(jì)算得到系統(tǒng)的最佳循環(huán)效率為16.45%、凈輸出功率為7485.58k W,主要設(shè)備中工質(zhì)泵選用多級(jí)離心泵、透平機(jī)選用徑流式透平膨脹機(jī)。分析鍋爐在75%、65%、55%、45%負(fù)荷工況時(shí)對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響,得出循環(huán)效率的平均降幅為0.52%、凈輸出功率的平均降幅為1054.95k W。為提高系統(tǒng)效率,提出了在蒸發(fā)器之前增設(shè)預(yù)熱器的優(yōu)化策略,即利用鍋爐制備熱水預(yù)熱有機(jī)工質(zhì),并從宏觀角度分析得出整套系統(tǒng)在優(yōu)化后更具經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,推動(dòng)了系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。為防止系統(tǒng)高壓運(yùn)行并伴隨工質(zhì)相變時(shí)易出現(xiàn)爆管等安全問(wèn)題,采用了煙氣余熱回收換熱器與減壓裝置相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器的功能,通過(guò)對(duì)煙氣余熱回收換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)采取增設(shè)導(dǎo)流擋板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施可以有效改善換熱效果,同時(shí)驗(yàn)證了換熱器設(shè)計(jì)的合理性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM617
【部分圖文】：

工質(zhì)類型

圖 2-3 ORC 余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖 2-4 ORC 余熱發(fā)電系統(tǒng)基本原理溫熵圖化計(jì)算，本課題將忽略對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響較小的因素，系統(tǒng)內(nèi)各部件均處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)；

-16-圖 2-4 ORC 余熱發(fā)電系統(tǒng)基本原理溫熵圖計(jì)算，本課題將忽略對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響較小的因素系統(tǒng)內(nèi)各部件均處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)；忽略系統(tǒng)內(nèi)管道的壓力損失。在進(jìn)行 ORC 發(fā)電系統(tǒng)的基本理論熱力計(jì)算時(shí)，主要從具體的計(jì)算公式如下：工質(zhì)泵模塊（3-4）：pumppumprrhhWmhhm 4'343() 蒸發(fā)器模塊（4-1）：()14Qmhhevar
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2876366