生物质气微型燃气轮机分布式供能系统性能分析

摘要

生物质气微型燃气轮机分布式供能系统具有很广阔的应用前景。生物质能直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源。如今化石燃料日益枯竭、环境污染严重、全球气候异常变化等问题使得生物质能越来越受到全球的重视。西方发达国家正在大力研究高效利用生物质能的方式以及生物质气化发电技术。在我国,生物质能利用方式和生物质气发电技术也处于大力研究的阶段,有着很大的发展空间。微型燃气轮机有着结构简单、振动小和氮氧化物排放低的优点,也能适用于多种燃料的燃烧。本文研究了生物质气微型燃气轮机分布式供能系统。
　　首先,分析了微型燃气轮机使用不同生物质气的可行性,寻找合适的使用方法。燃气的成分和热值对燃气轮机性能的影响很大,一般情况下燃气轮机只能使用设计指定的燃料,但实际上常常会有燃料成分发生变化的情况。生物质气种类繁多,而且生物质气受气候、环境等影响,燃气成分和热值会有较大变化。同样以一种生物质气为燃料的微型燃气轮机改用其他种类的生物质气后工况和性能会发生改变,随着生物质气的热值降低,微型燃气轮机的效率也有所降低,压气机喘振裕度减少,甚至使微型燃气轮机不能正常工作。本文通过模拟计算分析生物质气的热值变化对微型燃气轮机性能的影响规律,分析微型燃气轮机使用非设计燃料的可行性,寻找合适的使用方法。
　　其次,提出了60kW微型燃气轮机的尾气余热利用方案,建立了溴化锂制冷机的计算模型,计算了溴化锂制冷机的主要参数。余热溴化锂吸收式制冷机以水作为制冷剂,溴化锂溶液作为吸收剂,制冷机在真空状态下运行,无毒、无臭、无爆炸危险,安全可靠,有利于满足环境保护的要求,同时对热源的要求不高,所以可以利用各种低势热能和废热,有利于能源的梯级利用。本文建立了双效并联溴化锂制冷机的溶液模型和部件模型,计算了制冷机的各节点参数、设备热负荷、换热面积以及烟气换热器的换热面积。
　　最后,分析了不同参数变化对于生物质气微型燃气轮机分布式供能系统性能的影响。由于热值和燃气成分的不同会使相同条件下生物质气微型燃气轮机的热力参数有所变化,以一种生物质气为燃料的微型燃气轮机改用其他种类的生物质气后工况和性能会发生改变。影响溴化锂吸收式制冷机性能的主要因素包括冷却水和冷媒水的温度、流量及水质,以及热源温度、溶液流量等因素。在实际运行中环境温度也对生物质气分布式供能系统有较大的影响。本文分别分析了微型燃气轮机电负荷变化、溴化锂制冷机冷媒水出口温度和冷却水入口温度变化、生物质气种类和环境温度变化对生物质气分布式供能系统性能的影响。
　　综上所述,本文分析了基于生物质气的微型燃气轮机分布式供能系统的性能,提出了对于微型燃气轮机使用不同的生物质气时的解决方案,对于生物质气分布式供能系统的应用和推广发挥了重要的促进作用。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究内容

1.3本章小结

第二章使用不同生物质气的微型燃气轮机性能分析

2.1引言

2.2生物质气化及净化

2.3微型燃气轮机工作原理

2.2生物质气微型燃气轮机的建模

2.3使用生物质气产生的问题和解决方法

2.4本章小结

第三章余热利用方案及相关计算

3.1引言

3.2余热利用方案

3.3溴化锂吸收式制冷机的循环原理

3.4并联双效溴化锂吸收式制冷机热力计算

3.5并联双效溴化锂吸收式制冷机计算结果

3.6烟气热水器计算

3.7本章小结

第四章生物质气分布式供能系统的性能分析

4.1引言

4.2评价分布式供能系统性能的指标

4.3不同参数对系统性能的影响

4.4总结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文