基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统.pdf

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基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统工程热物理学报郭栋隋10言11本文依据化学能与物理能梯级利用原理,从瓾化石能源作为当今世界能源的主要组成部分,面临着资源有限性的问题,寻求用可再生清洁能源逐步替代化石能源是解决化石能源有限性的重要途径。太阳能作为典型的可再生清洁能源,已经得到较为广泛的应用,但中低温太阳能的利用效率不高一直是亟待解决的问题之一。冷热电联产系统是直接面向用户,以用户需求为目标提供多种形式的二次能源的中小型多功能能量转换利用系统,能够实现能量的梯级利用,可以提高一次能源利用率,达到能源综合梯级利用的目的。与可再生能源相结合是冷热电联产系统的一个重要发展方向。太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出一种新型太阳能甲醇分解冷热电联产系统,对系统热力性能进行模拟,并从常用的评价准则出发对系统的热力性能进行了初步分析。甲醇作为一种能够清洁燃烧的合成燃料,可以通过高硫高灰劣质煤、焦炉气、煤层气、天然气转换获得,以实现资源的优化和深度利用。特别是对我国一次能源中煤占据主导地位的具体国情而言,通过煤气化多联产系统大规模生产甲醇技术比较成熟,经济性也比较好,使得甲醇的广泛应用成为可能。,北京;泄蒲г貉芯可海本摘要本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统。该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源。炯分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失。本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路。关键词甲醇分解;中低温太阳能;冷热电联产TKl23A文章编号:——(1Institute,bustionThe籭猯2008-123020090917基金项目:国家高技术研究发展计划项目;国家自然科学基金作者简介:郭栋,男,安徽阜阳人,硕士生,主要从事工程热力学和总能系统方面研究。ording.;V0130NO10100190China2Graduate
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忆一SASR=猀—瓦五猚·灰·GMuM(23n307甲醇具有低温吸热分解的反应特性,产物是以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气。分解过程发生如下反应:(kJm01)在不同反应压力的条件下,当反应平衡温度在200250C90上,甲醇低温可完全分解的特性说明吸热反应需要150300C低温热相结合既能使低温热的品位有较大幅度的提升,又能很大程度上通过间接燃烧的方式使化学炯本文提出的基于甲醇分解过程的冷热电联产系(1)2003000C需的反应热,通过甲醇分解反应过程将中低温太阳能转换、储存为高品位的分解产物化学能,分解反应产物的主要成分为氢气和一氧化碳,再通过燃烧分解产物释放高品位热能,经动力装置发电,余热制冷、供暖。软件对上述系统进行模拟分析。甲醇分解反应温度为⋯,反应压力为,燃气轮机排气温度,内效率贡任蛊谛蕂.,吸收式制冷机排烟温度,.。由于太阳能具有不连续性,因此系统在运行过程中将会面临太阳能输入不稳定的情况,甲醇的分解反应热也将随之改变。在系统模拟过程中,考虑两个极端工况:太阳能充足稳定,集热温度达到0即此时系统不集成太阳能,完全以甲