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工程热物理所功冷联产研究获进展

文章来源:工程热物理研究所    发布时间:2017-03-20  【字号:      】

  内燃机作为分布式能源和动力领域的重要原动机,应用十分广泛,但其60-70%的能源输入都以烟气和缸套水的形式耗散掉了。为了减少热源烟气和循环工质换热过程的㶲损失,充分利用内燃机缸套水余热制取0℃以下高品位冷量,而不是用于加热或直接浪费掉,中国科学院工程热物理研究所分布式供能与可再生能源实验室构建了一种内燃机缸套水和烟气余热同步驱动的功冷联产系统。该系统包含三个子循环:作功子循环,吸收式制冷循环和吸收-压缩复合式制冷子循环。通过余热回收基本结构来回收内燃机的烟气余热和缸套水余热。

  内燃机排烟通过余热锅炉产生高温高压过热氨水蒸汽,然后进入透平膨胀做功,接着直接进入高压精馏塔作为精馏上升蒸汽。缸套水余热被回收,用于给吸收-压缩复合式制冷子循环提供热负荷。作为备用附属设备,还与再沸器并联设置了一台缸套水冷却风扇。当再沸器热负荷无法保证冷却水进口温度低于某安全值时,冷却风扇自动开始运行工作。

  新提出的内燃机缸套水和烟气余热同步驱动的功冷联产系统采用氨水混合工质来回收内燃机排烟,充分利用氨水蒸发过程的温度滑移特性,减少了换热过程的不可逆损失,降低了系统排烟温度。同时,通过吸收-压缩复合子循环,降低了发生温度,实现了低温缸套水的高效转化。该系统由三个子循环有机耦合而成,在实现余热高效转化的前提下,降低了系统的复杂性,减少了系统初投资,提高了系统的稳定运行特性。若采用本系统对GE颜巴赫Type 2300 kW的内燃机进行余热回收利用,可以额外多输出14.76 kW电量、225.72 kW-15℃)冷量,系统等效作功效率约为20%。为了对系统进行设计优化,还分别研究了透平进气压力、再沸器压力、烟气温度以及冷却水温度对系统的影响。经济性分析表明,该系统总投资约为109万元,动态投资回收期为2.84年,具备较好的经济效益和推广价值。

  上述工作得到了国家自然科学基金和国家重点基础研究发展计划的支持,相关研究成果在第29ECOS国际会议上进行了宣读。




(责任编辑:叶瑞优)

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