基于地热的新型冷热电三联供系统的研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:bchen2009
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作为可再生能源中的一种,地热能具有绿色无污染的特点,并能降低对不可再生资源的依赖性,这对实现可持续发展和构建绿色美丽社会来说意义重大。地热能的利用多表现为直接利用和地热发电两种形式,而在地热发电的利用过程中,由于地热水注回地下前还拥有较高的热量,这部分热量往往未被充分利用。为了充分利用地热资源,本文提出了一种联合闪蒸-双循环发电和吸收式制冷循环的新型冷热电三联供系统,并分别对闪蒸-双循环和吸收式制冷循环两部分进行了模拟计算。在闪蒸-双循环系统中,选择了三种适合中低温地热发电的Kalina循环作为底循环,通过计算选定了模拟的初始参数并对系统进行了可行性验证。在吸收式制冷循环中,选择使用以氨为制冷剂的工质对,用Aspen plus软件对使用氨-水和甲胺-水两种工质对的流程进行了模拟计算,发现氨-水吸收式制冷循环的性能更优。在此前提下,对精馏塔进行了计算,确定了系统参数,并对氨水吸收式制冷循环进行了可行性验证。将模拟设计好的三种闪蒸-Kalina循环与吸收式制冷循环结合,设计出了以KCS-11、KCS-34和KSG-1这三种不同Kalina循环为底循环的冷热电三联供系统(F-KCS11-ARC、F-KCS34-ARC、F-KSG1-ARC)。从热力学和热经济学的角度对比分析了三种系统的性能,热力学分析结果表明:F-KCS11-ARC系统的总?损最低,F-KCS34-ARC系统的热效率最高,但地热源温度为155~220℃时,F-KCS11-ARC系统的热回收效率最大。热经济学分析表明:三种不同的冷热电三联供系统中F-KCS11-ARC系统的投资成本最低。根据以上研究结果可知,F-KCS11-ARC系统的综合性能更优。在此基础上,对F-KCS11-ARC系统进行了进一步的分析计算,详细分析了闪蒸压力、工质浓度和冷凝器出口处分流比等关键参数对系统热力学性能的影响,讨论了系统热力学性能和热经济的最优状态,达到了更有效利用地热能源的目的,实现了能源的梯级利用。计算得出的结论为:系统的最佳闪蒸压力值为0.3 MPa,此时系统的净发电量和?效率最大;确保系统安全运行的氨水浓度范围为0.89~0.68;吸收式制冷系统的能效比(COP)值与精馏塔入口温度成正比例关系;三联供系统的总?效率随着冷凝器出口处分流比的增加呈现出先减小后增大的规律;通过热经济分析得知,较高的分流比可以使系统投资回收年限减小。
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