论文部分内容阅读
新世纪以来,随着能源紧张的局面日益严重,特别是对于发展中国家而言,能源供应是否充足制约着其发展的速度与潜力。而国外发达国家已经在节能减排等方面进行了多年的探索,并取得了不斐成绩,这种趋势正在被越来越多的发展中国家所正视与接纳,节能减排已成为行业重点关注的焦点。我国对于能源的需求量逐年的增大,导致各类能源的价格出现大幅度上涨的态势。对企业来说,如何进一步提升基础能源的利用效率,以此来降低企业的成本、有效应对市场竞争压力是根本所在。本文主要针对瓷砖生产线的余热回收利用开展研究,首先分析了不同的余热回收利用方式及其适用范围。结合陶瓷企业自身独特的工艺特点,详细描述了陶瓷生产线工艺流程,分析了干燥窑的余热回收潜力,比较了三种常见的低温余热回收技术,最终选定ORC发电技术来回收干燥窑烟气余热。通过对工质选取原则的分析,选择甲苯作为有机工质并确定了最终的干燥窑余热回收利用方案。接下来针对ORC发电系统,基于热力学第一及第二定律,分别从窄点温差、蒸发温度、冷凝温度、过热度等角度对系统参数(净输出功、总?损失、热效率、?效率、LEC、蒸发器面积、冷凝器面积和总换热器面积等)进行优化,以最小LEC为目标函数,开展了单目标优化研究;以最大?效率和最小LEC为双目标函数开展了双目标优化研究,结论如下:(1)随着蒸发温度的升高,循环净输出功和LEC皆呈现先增大后减小的趋势;同时,换热器的总传热面积逐渐减小。(2)随着冷凝温度的升高,循环净输出功、热效率和?效率一直减小,然而LEC和热源排烟温度是逐渐升高的。(3)当蒸发温度为173.11℃,冷凝温度为35℃,过热度为10.01℃,窄点温差为18.99℃,过冷度为0.19℃时,最佳LEC为0.0896$/kW h。针对烧成窑排放的高温烟气,采用混合工质的双有机朗肯循环开展参数分析和热经济学优化研究。其中,顶部循环采用Cyclohexane/R11,底部循环采用R245fa/R227ea,R245fa/R600a,R245fa/R152a和R245fa/pentane。主要考察了关键运行参数和混合工质质量分数对?效率和LEC的影响变化关系。最后,兼顾热力性能和经济性能,开展以最大?效率和最小LEC为目标函数的双目标优化研究,结论如下:(1)R245fa/R227ea,R245fa/R152a和R245fa/pentane?效率随质量分数的趋势一致,即先增大后减小;然而,当质量分数小于0.4时,R245fa/R600a?效率几乎不变,随后呈现先增大后减小的趋势。(2)对比不同混合工质的热经济优化结果,帕累托最优前沿边界靠近右下角的工质,应该优先考虑。R245fa/R152a是比较适合于底部循环的混合工质。(3)对比以最大?效率为目标函数的单目标优化结果,发现R245fa/R600a的?效率最大为69.63%,比R245fa/R227ea、R245fa/R152a和R245fa/pentane分别高5.64%,1.15%和10.72%。(4)对比以最小LEC为目标函数的单目标优化结果,发现R245fa/R152a的LEC最小为0.036$/kW h,比R245fa/R227ea、R245fa/R600a和R245fa/pentane分别低5.26%、5.26%和12.19%。(5)最佳的R245fa质量分数区间为38.93%-69.92%。