两级地源热泵用于天然气调压发电工艺的性能分析

摘要

本文提出了一种涡轮与两级地源热泵相耦合的新型天然气调压工艺，通过Matlab构建了系统热力学模型并借助Aspen/plus和实验数据予以验证，分析了降压和预热过程的碳排放核算方法，探究了涡轮膨胀比和热泵压缩比的最优分配策略，并结合实际案例评估了系统的经济性与环保性。结果表明：R123为热泵最优工质；热泵循环由单级升为双级后，新工艺年均（火用）效率为0.43,提升10.88%,加热效率为2.89,提升15.91%,全年净发电量3.67 GW·h,提升11.6%;相比于节流阀调压工艺，新工艺全年减少CO2排放0.24万t,减少预热成本4.7万元，同时产生经济效益146.94万元。