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环境压力下吸热燃气轮机循环的基础研究

环境压力下吸热燃气轮机循环的基础研究

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作者：王巍大连理工大学

学位级别：硕士

基于热力学原理，以提高动力循环效率和发电功率为目标，把目光转向构建新的循环，是能源利用转换领域的基础研究内容。提出APGC循环的能量转化利用规律，开展APGC的联合循环研究，探索APGC在工程领域的应用，是本论文的研究目的和内容... 详细信息

基于热力学原理，以提高动力循环效率和发电功率为目标，把目光转向构建新的循环，是能源利用转换领域的基础研究内容。提出APGC循环的能量转化利用规律，开展APGC的联合循环研究，探索APGC在工程领域的应用，是本论文的研究目的和内容。由于传统的微型和小型燃机体积小，通流部分尺寸相对窄小，造成燃机元件的效率不高;而环境压力下吸热燃气轮机循环(APGC)在低于环境压力下工作，因此，流经透平和压缩机的体积流量增加，提高了通流部分尺寸，有助于提高元件的内效率，进而提高装置的循环效率。APGC还可实现低NOx的排放，满足对环保的要求。本文根据热力学理论进行了APGC理论性能研究，并利用Aspen Plus软件建立了APGC流程分析模型，研究了APGC性能与循环温比、压比的变化规律，提出了APGC装置最佳压比设计方法—加权分析法。提出了以常规燃机循环作为顶部循环，APGC为底部循环的新型燃气轮机动力联合循环，并对不同的联合循环形式进行了性能分析和对比。其目的就是根据能量的梯级利用原则，最终达到能量的高效利用。在大型燃机装置中，常规的燃机装置排气接近环境压力，但热量相对较高，往往采用蒸气—燃气联合循环，以进行余热的动力回收。然而在小型和微型燃机中，燃机排气热量相对较低，而选择APGC进行常压余热的动力回收，将是提高循环发电效率的有效途径。文中对比分析了联合循环性能随顶部循环压缩机压比和底部循环透平膨胀压力的变化规律。所提出的加权分析法可根据联合循环装置的用途，确定最终的装置设计压比，对新型循环装置的理论设计和实践应用具有一定的指导意义。经济的增长和能源的匮乏使得能源的高效利用、新能源的开发等成为目前能源发展的焦点问题。本文以此为出发点，探讨了APGC在沼气发电、钢铁行业的动力回收和与燃料电池混合发电方面的应用，并进行了系统性能的数值分析研究，为APGC的未来应用提供了有益的尝试。

关键词： APGC 常规燃机循环性能分析加权分析法动力回收

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