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能源短缺和环境污染是制约经济社会发展的主要因素。提高能源利用效率、开发利用新能源和利用低品位能源等途径和技术是减轻经济社会发展对传统能源的巨大消耗的关键。有机朗肯循环(ORC)是一种很有前途,得到了广泛研究的技术。
本文以碳足迹(CF)和水足迹(WF)为环境指标,建立了基于?环境分析的ORC系统CF和WF模型,并进行敏感性研究。针对等指标权重和不等指标权重的多目标优化情形,分别提出了与之对应的多目标决策框架,用于确定有机朗肯循环的最佳工质和最佳运行工况。文中选取R1233zd(E)、R600a、R245fa、R245fa/R600a(0.5/0.5)四种工质。结果表明:无论是从?环境分析的角度还是从灵敏度研究的角度,降低ORC系统CF和WF的主要方法都不尽相同。不同之处在于:(1)从?环境分析的角度来看,降低蒸发器和冷凝器?损的CF成本对降低CF是必要的;而降低冷凝器的WF成本率是降低WF的必要条件;(2)从灵敏度研究角度来看,通过提高蒸发温度和减小蒸发器内夹点温差可以降低系统碳排放,而提高蒸发器内蒸发温度和夹点温差则可以有效地降低水耗。等指标权重的多目标决策框架下系统的最优工质为混合工质R245fa/R600a(0.5/0.5),其最优蒸发温度,蒸发器夹点温差和过热度分别为119.47℃,6.87K和1.1K;与之对应的净输出功,单位净输出功CF成本和单位净输出功WF成本分别为:10.04kW,134.35kg CO2eq/GJ,69.54kg H2O/GJ。而不等指标权重的多目标决策框架下系统的最优工质为工质R600a,其最优蒸发温度,蒸发器夹点温差和过热度分别为117.81℃,5.03K和1.78K;与之对应的净输出功,单位净输出功CF成本和单位净输出功WF成本分别为:9.54kW,131.51kg CO2eq/GJ,61.22kg H2O/GJ。
本文以碳足迹(CF)和水足迹(WF)为环境指标,建立了基于?环境分析的ORC系统CF和WF模型,并进行敏感性研究。针对等指标权重和不等指标权重的多目标优化情形,分别提出了与之对应的多目标决策框架,用于确定有机朗肯循环的最佳工质和最佳运行工况。文中选取R1233zd(E)、R600a、R245fa、R245fa/R600a(0.5/0.5)四种工质。结果表明:无论是从?环境分析的角度还是从灵敏度研究的角度,降低ORC系统CF和WF的主要方法都不尽相同。不同之处在于:(1)从?环境分析的角度来看,降低蒸发器和冷凝器?损的CF成本对降低CF是必要的;而降低冷凝器的WF成本率是降低WF的必要条件;(2)从灵敏度研究角度来看,通过提高蒸发温度和减小蒸发器内夹点温差可以降低系统碳排放,而提高蒸发器内蒸发温度和夹点温差则可以有效地降低水耗。等指标权重的多目标决策框架下系统的最优工质为混合工质R245fa/R600a(0.5/0.5),其最优蒸发温度,蒸发器夹点温差和过热度分别为119.47℃,6.87K和1.1K;与之对应的净输出功,单位净输出功CF成本和单位净输出功WF成本分别为:10.04kW,134.35kg CO2eq/GJ,69.54kg H2O/GJ。而不等指标权重的多目标决策框架下系统的最优工质为工质R600a,其最优蒸发温度,蒸发器夹点温差和过热度分别为117.81℃,5.03K和1.78K;与之对应的净输出功,单位净输出功CF成本和单位净输出功WF成本分别为:9.54kW,131.51kg CO2eq/GJ,61.22kg H2O/GJ。