【摘 要】
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燃气-蒸汽联合循环(CCPP)是指利用燃气轮机的排气作为蒸汽轮机装置循环的加热源的联合热力循环,而利用高炉煤气、焦炉煤气为燃料的燃气—蒸汽联合循环发电机组,由于其发电成本低,能有效减少煤气浪费,降低污染气体排放量等优点,在我国各大钢铁企业得到了广泛应用。本文以燃气-蒸汽联合循环发电系统及溴化锂吸收式制冷系统为对象,基于(火用)分析方法及(火用)经济学分析理论,建立热力学与经济学结合的分析模型,旨在
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燃气-蒸汽联合循环(CCPP)是指利用燃气轮机的排气作为蒸汽轮机装置循环的加热源的联合热力循环,而利用高炉煤气、焦炉煤气为燃料的燃气—蒸汽联合循环发电机组,由于其发电成本低,能有效减少煤气浪费,降低污染气体排放量等优点,在我国各大钢铁企业得到了广泛应用。本文以燃气-蒸汽联合循环发电系统及溴化锂吸收式制冷系统为对象,基于(火用)分析方法及(火用)经济学分析理论,建立热力学与经济学结合的分析模型,旨在更加直观且综合地体现联合循环系统内,(火用)流及现金成本之间的内在联系。同时,评估使用溴化锂吸收式制冷系统的进气冷却及叶片冷却技术的热经济性效益,为综合系统节能改造提供理论依据。本文以某钢铁企业一台以低热值混合煤气为燃料的180 MW蒸汽-燃气联合循环发电机组为对象,使用Aspen Hysys建立设计工况下联合循环系统仿真模型,通过与实际数据的对比确定仿真模型的精确度,再计算系统中各股流的(火用)值,得到设备及系统的(火用)效率及(火用)损失,并绘制系统(火用)流图,建立(火用)分析模型。基于(火用)经济学分析理论,通过确定系统生产结构及燃料-产品表,建立(火用)经济学分析模型,研究系统中各股流的(火用)成本形成过程,结合各设备的年度化成本,计算得到产品的单位(火用)经济学成本及各项(火用)经济学计算参数。在标准联合循环流程中,进口空气分别为15℃(环境温度15℃)、15℃(环境温度25℃)及25℃(环境温度25℃)时,系统的(火用)效率分别为48.69%、48.32%及47.84%,电产品单位(火用)经济成本分别为0.0253$/k Wh、0.0260$/k Wh及0.0266$/k Wh。本文在CCPP系统的研究基础上,耦合了溴化锂吸收式制冷机组,讨论了两种溴化锂吸收式制冷机组与CCPP系统的耦合方式。(1)耦合进气冷却系统:利用汽轮机中低压蒸汽作为制冷机组的热源,制冷机组制取的冷量用来冷却CCPP系统的进口空气。(2)双重冷却系统:利用空压机出口压缩空气作为热源,压缩空气在发生器放热后,进入透平作为透平叶片的冷却空气,而进口空气在蒸发器中被冷却,利用溴化锂吸收式制冷系统达到叶片冷却及进气冷却的双重冷却。在耦合进气冷却系统中,进口空气(环境温度25℃)被冷却到14.18℃,系统(火用)效率为48.87%,发电单位(火用)经济学成本为0.0255$/k Wh;在双重冷却系统中,进口空气(环境温度25℃)被冷却到13.6℃,系统(火用)效率为51.42%,发电单位(火用)经济学成本为0.0234$/k Wh。双重冷却系统的冷却温差达到了11.4℃,(火用)效率提高了3%左右,单位(火用)经济学成本降低了8%,具有明显的热力学及经济效益。
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