發(fā)布時(shí)間：2020-04-28 06:06

【摘要】：液化天然氣(LNG)產(chǎn)業(yè)鏈中,LNG冷能利用方式以發(fā)電循環(huán)為主,有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且技術(shù)成熟,因而被廣泛應(yīng)用,但發(fā)電性能上仍有較大的提升空間。為了提升循環(huán)性能,大多數(shù)研究從增加能量集成和降低不可逆損失的角度入手,忽略了壓縮和膨脹布局的影響。因此,本文基于現(xiàn)存的多級(jí)冷凝朗肯循環(huán)提出了不同的壓縮和膨脹布局,以確定其最佳布局為目的展開研究。首先針對(duì)兩級(jí)冷凝朗肯循環(huán)(2C-ORC)提出了2種壓縮布局和2種膨脹布局,組合得到4種不同構(gòu)型的2C-ORC,以凈輸出功為目標(biāo)函數(shù)分析了系統(tǒng)性能對(duì)泵和透平效率敏感性,并對(duì)透平實(shí)際效率進(jìn)行預(yù)測(cè),研究發(fā)現(xiàn)在恒定及非恒定透平效率下,4種循環(huán)中均存在最佳的兩級(jí)冷凝溫度使凈輸出功達(dá)到最大,并且壓縮布局對(duì)循環(huán)性能沒有顯著影響(1%),而串聯(lián)膨脹布局優(yōu)于并聯(lián)膨脹布局(非恒定透平效率下提升17.29%),通過純工質(zhì)優(yōu)選發(fā)現(xiàn),在恒定和非恒定的透平效率下的最佳純工質(zhì)分別為R245ca和R123,透平效率是否恒定對(duì)循環(huán)的最佳工質(zhì)以及工質(zhì)優(yōu)劣順序有顯著的影響。然后,針對(duì)三級(jí)冷凝朗肯循環(huán)(3C-ORC)提出了3種壓縮布局和和3種膨脹布局,并且構(gòu)建了超結(jié)構(gòu)和工質(zhì)選擇系數(shù)的模型,提出了同步優(yōu)化法,可以一步得到最佳循環(huán)參數(shù)、最佳構(gòu)型、最佳工質(zhì)。通過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),同步法結(jié)果精確可靠且耗時(shí)短。通過對(duì)循環(huán)布局的研究發(fā)現(xiàn),采用同種工質(zhì)時(shí)壓縮布局對(duì)循環(huán)性能的影響不大(1%),而膨脹布局對(duì)循環(huán)性能的影響相對(duì)明顯,最大相差約3.4%(恒定透平效率下)。通過純工質(zhì)優(yōu)選過程發(fā)現(xiàn),同種工質(zhì)的最佳布局不受LNG氣化壓力的影響。不同工質(zhì)的最佳壓縮布局均為串聯(lián)布局,最佳膨脹布局則有所不同,并依據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合,利用同步法確定了LNG不同氣化壓力下的最佳循環(huán)參數(shù)、構(gòu)型和純工質(zhì)。最后,基于混合工質(zhì)對(duì)2C-ORC和3C-ORC進(jìn)行了壓縮和膨脹布局優(yōu)化。改進(jìn)工質(zhì)選擇系數(shù)后,同步法同樣適用于混合工質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),在不同LNG氣化壓力下,當(dāng)以凈輸出功最大為目標(biāo)時(shí),采用串聯(lián)壓縮布局和串聯(lián)膨脹布局的3C-ORC表現(xiàn)最好,當(dāng)以總投資成本最小為目標(biāo)時(shí),推薦采用并聯(lián)壓縮布局和并聯(lián)膨脹布局的2C-ORC。根據(jù)多目標(biāo)評(píng)價(jià)和最佳設(shè)計(jì)參數(shù)的分析,在不同LNG氣化壓力下都推薦帶有串聯(lián)壓縮布局和串聯(lián)膨脹布局的2C-ORC。工質(zhì)選擇方面,無論是單目標(biāo)還是多目標(biāo)的情況,都推薦以C_2H_4或C_2H_6為主要成分的二元混合工質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE646

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 伍淼;陳湘萍;;有機(jī)朗肯循環(huán)綜述[J];電子世界;2017年17期

2 張琨;任笑彤;李叢;沈勝?gòu)?qiáng);;有機(jī)朗肯循環(huán)復(fù)合系統(tǒng)中噴射器能量分析[J];熱科學(xué)與技術(shù);2017年05期

3 劉棉濤;李越偉;劉燕妮;韋媚媚;;回收低溫余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)性能分析及優(yōu)化[J];能源工程;2016年05期

4 錢方;美國(guó)投運(yùn)有機(jī)工質(zhì)透平地?zé)岚l(fā)電裝置[J];能源研究與信息;1988年01期

5 李頌哲,李華;卡林納循環(huán)脫穎于朗肯循環(huán)大幅度提高熱效率的新途徑[J];能源研究與信息;1988年03期

6 陳亞平;;余熱動(dòng)力回收的新工質(zhì)與新循環(huán)[J];節(jié)能;1989年03期

7 王永真;朱軼林;潘利生;李成宇;羅向龍;趙軍;;基于知識(shí)圖譜的有機(jī)朗肯循環(huán)研究概覽[J];太陽(yáng)能;2020年02期

8 陸昆鵬;孫漢文;王珈樂;王行政;;有機(jī)朗肯循環(huán)在干熄焦技術(shù)中的應(yīng)用[J];化工管理;2017年10期

9 徐根東;吳佳軍;陳晶晶;王昌松;史冊(cè);;102℃常壓余熱蒸汽有機(jī)朗肯循環(huán)模擬及經(jīng)濟(jì)性分析[J];合成技術(shù)及應(yīng)用;2017年02期

10 伍淼;陳湘萍;;淺析有機(jī)朗肯循環(huán)研究現(xiàn)狀[J];中外能源;2017年10期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 張騫;;太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)選擇[A];推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命——第十屆長(zhǎng)三角能源論壇論文集[C];2013年

2 連紅奎;顧春偉;李錫明;徐志明;葉鐘;;有機(jī)朗肯循環(huán)透平設(shè)計(jì)與分析[A];2010’第五屆綠色財(cái)富（中國(guó)）論壇會(huì)刊[C];2010年

3 朱正良;王子龍;;太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)搭建[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

4 邱留良;任洪波;班銀銀;楊健;蔡強(qiáng);;有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱利用技術(shù)研究綜述[A];高等教育學(xué)會(huì)工程熱物理專業(yè)委員會(huì)第二十一屆全國(guó)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集——工程熱力學(xué)專輯[C];2015年

5 魏東紅;魯雪生;陸震;顧建明;;應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)仿真的透平建模[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

6 李艷;連紅奎;顧春偉;;有機(jī)朗肯循環(huán)在工業(yè)余熱回收中的應(yīng)用[A];2009年中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2009年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

7 李艷;顧春偉;李錫明;徐志明;葉鐘;;有機(jī)朗肯循環(huán)回收中低溫工業(yè)余熱的系統(tǒng)研究[A];2010’第五屆綠色財(cái)富（中國(guó)）論壇會(huì)刊[C];2010年

8 盧軍;李偉鑫;韋偉;嚴(yán)瑞東;陳江平;程言峰;;極地氣候有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)選擇[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

9 孔令今;;太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能分析[A];2019供熱工程建設(shè)與高效運(yùn)行研討會(huì)論文集（上）[C];2019年

10 黃雅婷;陶樂仁;黃理浩;喬家廣;;有機(jī)朗肯循環(huán)熱力系統(tǒng)技術(shù)評(píng)述[A];上海市制冷學(xué)會(huì)2017年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2017年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 本報(bào)記者 蘇偉 王琳;天加發(fā)布效率最高低溫發(fā)電系統(tǒng)[N];中國(guó)電力報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 楊富斌;基于熱經(jīng)濟(jì)性分析及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的車用有機(jī)朗肯循環(huán)性能優(yōu)化[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

2 張誠(chéng);低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)綜合性能評(píng)估與實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2018年

3 宋松松;車用內(nèi)燃機(jī)—有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合系統(tǒng)的集成仿真與運(yùn)行模式研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2017年

4 宋建忠;基于有機(jī)朗肯循環(huán)的中低溫太陽(yáng)能熱綜合利用系統(tǒng)的研究[D];東南大學(xué);2016年

5 楊燦;柴油機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收系統(tǒng)動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)及能效優(yōu)化策略[D];天津大學(xué);2016年

6 楊凱;車用發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行特性研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

7 王華榮;有機(jī)朗肯循環(huán)多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化及經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)[D];華北電力大學(xué)(北京);2017年

8 楊緒飛;低溫有機(jī)朗肯循環(huán)變工況運(yùn)行研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2016年

9 馮永強(qiáng);中低溫余熱有機(jī)朗肯循環(huán)熱經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 王曉東;小型重力驅(qū)動(dòng)低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張瑞祥;多級(jí)冷凝朗肯循環(huán)的壓縮和膨脹布局優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2019年

2 韓文龍;低溫?zé)嵩从袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)研究[D];南京航空航天大學(xué);2019年

3 黃一晟;氣-液噴射式有機(jī)朗肯循環(huán)的理論研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2019年

4 邱觀福;分液冷凝有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2019年

5 吳國(guó)策;基于太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)的兩類熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)[D];廈門大學(xué);2017年

6 俊德（Junaid Alvi）;太陽(yáng)能和地?zé)崮苈?lián)合驅(qū)動(dòng)的有機(jī)朗肯循環(huán)熱力學(xué)分析及循環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)比[D];天津大學(xué);2018年

7 郭爽;基于PSO-BP算法的有機(jī)朗肯循環(huán)控制系統(tǒng)研究[D];天津理工大學(xué);2019年

8 周鑫磊;太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)中低溫發(fā)電系統(tǒng)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];山東建筑大學(xué);2019年

9 王乾寧;基于有機(jī)朗肯循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)余熱發(fā)電應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2017年

10 許鴻勝;有機(jī)朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)性能研究及優(yōu)化[D];華北電力大學(xué);2018年

，

本文編號(hào)：2643152