徐 鸿, 荆汝林, 高 丹, 倪维斗

(1.华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室,北京102206;2.清华大学 热能工程系,北京 100084)

1 概 述

现代工业的发展对于能源和资源的依赖程度越来越高,而地球的能源和资源数量是有限的,同时现在的工业发展模式不可避免地造成了环境污染.如何提高能源利用效率、循环利用地球资源、减少乃至消除人类发展对环境的消极影响是摆在人类社会面前的一大技术难题.科研人员在寻找新能源的过程中发现氢能是一种理想的能源载体.氢能的利用包括它的制备、存储、运输以及最终应用等一系列过程,而提高氢能的最终利用效率也是一项关键的技术[1-4].燃烧天然气、以燃气轮机为核心的燃气-蒸汽联合循环技术在商业上已经日趋成熟,但这种双工质循环耦合带来的传热和顶部循环的烟气排放热量损失却是无法避免的,与此同时也带来了CO2和NO x的排放[5-6].采用氢作为燃气轮机的燃料构成的联合循环系统将会提高整个循环的热效率,真正实现零排放的目的[7].

2 计算模型和假设条件

2.1 计算模型

本文建立了3种热力循环系统,分别为简单循环、回热型循环和再热回热型循环.根据热力循环的系统图以及能量和物质平衡关系,可以得到以下系统效率计算模型：

循环的吸热量

式中：m cc,i为第i燃烧室出口的质量流量,kg/s;Δhcc,i为第i燃烧室出口与入口的焓差,kJ/kg;QLHV为氢的低位发热量,kJ/kg;m H 2,i为进入第i燃烧室氢的质量流量,kg/s.

由于……