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基于吸收式换热的热电联产集中供热系统配置与运行研究
作 者: 李岩
导 师: 付林
学 校: 清华大学
专 业: 土木工程
关键词: 热电联产 余热利用 吸收式换热 配置与运行
分类号: TU995
类 型: 博士论文
年 份: 2012年
下 载: 43次
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内容摘要
发掘热电联产的节能潜力,提高热电联产集中供热的可实施性,已成为我国节能工作的一项重点任务。针对目前热电联产供热能力不足、集中热网输送能力不足的瓶颈问题,清华大学提出了“基于吸收式换热的热电联产集中供热系统(简称Co-ah系统)”,可以同时实现电厂的凝汽余热利用和热网的大温差输送热量。本文围绕Co-ah系统集成配置和运行调节方面的问题展开研究,成果用于指导系统的优化设计和运行。首先,针对凝汽余热利用引发的大型供热机组安全及能效的机理问题,提出机组最大抽凝比的定义,确定了在安全性约束条件下,基于凝汽余热利用的大型供热机组抽、凝参数的关联与选择依据,并指出应从低压缸凝汽流有效焓降和凝汽流量两方面因素综合考虑凝汽余热利用对机组发电的影响。针对系统能效的评价,指出Co-ah系统通过凝汽余热利用可以实现3种基本目标;针对系统供热和机组发电两方面因素的影响,提出供热等效电的定义及其分析方法,用来分析抽汽和凝汽两种热源的“质”与“量”对系统全工况运行能效的影响,由此完善了Co-ah系统综合能效评价方法。针对系统的集成配置,归纳了湿冷系统和空冷系统机组冷端连接的形式和吸收式热泵机组的型式。引进系统抽凝比的定义,通过对系统抽凝比与机组抽凝比匹配关系的分析,明确了Co-ah系统性能优化的方向。在此基础上,提出了供热机组参数和一次网系统参数的优化原则及方法。明确了吸收式换热机组与电厂吸收式热泵机组配置的匹配关系,以及通过增设吸收式换热机组改善系统性能的合理性。针对系统的运行,提出了适合Co-ah系统的热网综合运行调节方式;优化供热机组的运行方式,提出并论证了变背压及变抽凝比的调节思路,根据能源梯级利用的原理,提出热网水系统串联布置和冷端联通布置的系统形式,在运行中提高系统能效,并缓解冷却塔冬季防冻的安全性问题。将理论研究与工程实践结合,在大同市建成首个大规模工业应用性示范项目,通过实测检验了两类吸收式设备的性能和系统运行的效果。通过对电厂首站系统的试验与分析,确定了系统在实际运行中合理的运行工况和运行方式,由此验证了部分理论研究工作的成果。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-9 主要符号对照表 9-11 第1章 引言 11-28 1.1 热电联产集中供热的发展与问题 11-14 1.1.1 热电联产集中供热发展概述 11-12 1.1.2 热电联产集中供热存在的问题 12-14 1.2 电厂凝汽余热利用技术研究综述 14-17 1.2.1 低真空运行技术 15 1.2.2 电动热泵技术 15-16 1.2.3 吸收式热泵技术 16 1.2.4 利用电动热泵降低热网回水温度 16-17 1.3 Co-ah 系统介绍 17-22 1.3.1 常规热电联产集中供热系统的热力学分析 18 1.3.2 吸收式换热的概念 18-20 1.3.3 利用吸收式热泵逐级加热热网水的方法 20-21 1.3.4 Co-ah 系统的构建 21-22 1.4 Co-ah 技术进展 22-23 1.4.1 技术的应用与推广 22-23 1.4.2 技术的研究进展 23 1.5 系统集成配置和运行调节研究的典型问题 23-25 1.6 本文的主要工作内容与研究框架 25-28 第2章 大型供热机组凝汽余热利用若干基础问题的研究 28-40 2.1 大型供热机组的工作原理 28-30 2.2 机组抽汽流量与压力的分析 30-32 2.3 机组最小冷却流量的分析 32-35 2.4 机组最大抽凝比 35-37 2.5 凝汽余热利用对机组发电的影响 37-38 2.6 本章小结 38-40 第3章 Co-ah 系统模拟计算模型 40-58 3.1 系统基本构成与运行特点 40-41 3.2 系统各环节计算模型的介绍 41-55 3.2.1 两类吸收式设备的计算模型 41-49 3.2.2 常规换热热网调节计算模型 49-51 3.2.3 供热机组变工况计算模型 51-54 3.2.4 首站加热系统计算模型 54-55 3.3 整体系统计算模型 55-56 3.4 本章小结 56-58 第4章 Co-ah 系统能效评价指标与方法 58-66 4.1 凝汽余热利用实现的目标 58-60 4.2 基于凝汽余热利用的供热机组能效评价指标 60-62 4.3 系统能效综合评价方法 62-64 4.4 本章小结 64-66 第5章 Co-ah 系统集成配置的研究 66-90 5.1 首站加热系统配置的研究 66-71 5.1.1 Co-ah 系统抽凝比 66-67 5.1.2 机组冷端连接形式的选择 67-71 5.2 系统性能优化的方向 71-75 5.2.1 基于湿冷机组的系统 71-73 5.2.2 基于空冷机组的系统 73-75 5.3 关键系统设计参数的优化 75-85 5.3.1 一次网回水温度和机组背压 76-81 5.3.2 一次网供水温度和抽汽压力 81-85 5.4 吸收式换热机组配置的研究 85-88 5.4.1 对于湿冷系统 86-87 5.4.2 对于空冷系统 87-88 5.5 本章小结 88-90 第6章 Co-ah 系统全工况运行调节的研究 90-110 6.1 系统运行调节方式概述 90-93 6.1.1 热网系统的运行调节 91-92 6.1.2 供热机组的运行调节 92-93 6.2 热网系统运行调节方式的研究 93-98 6.2.1 热网运行调节曲线分析 94-97 6.2.2 两种热网运行方式的能效分析 97-98 6.3 供热机组运行调节方式的研究 98-109 6.3.1 机组变背压运行思路的分析 99-102 6.3.2 单元制机组变抽凝比运行思路的分析 102-109 6.4 本章小结 109-110 第7章 工程实践及系统性能实测 110-123 7.1 工程概况与系统介绍 110-114 7.1.1 工程概况 110-111 7.1.2 系统介绍 111-114 7.2 系统运行效果实测 114-117 7.2.1 热网运行效果实测 114-116 7.2.2 首站运行效果实测 116 7.2.3 用户室内温度实测 116-117 7.3 电厂运行实测与分析 117-122 7.3.1 试验的目的 117 7.3.2 试验测点布置及试验方法 117-118 7.3.3 试验 1 的测试及分析 118-119 7.3.4 试验 2 的测试及分析 119-122 7.4 本章小结 122-123 第8章 总结与展望 123-126 本文在理论上取得的创新性成果 124 本文研究的进一步展望 124-126 参考文献 126-133 致谢 133-135 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 135-136
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 城市集中供热
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