氨燃气轮机回热循环热力学分析

摘要

为应对能源需求缺口和人类对美好环境的追求，氨燃料以其零碳、能量密度大、生产运输成本低等因素，被认为是未来最具潜力的燃料之一，但纯氨燃烧仍有整体循环效率不高的问题。结合氨燃气轮机排出烟气的最高温度以及氨燃气轮机循环中最低温度液氨相变温度，匹配了再热式朗肯循环作为底循环，提出一种氨燃气轮机回热循环系统。利用热力学第一定律和热力学第二定律对系统热力学性能进行分析和评价，开展了氨燃气轮机进口温度和压力对整体循环性能影响的研究。结果表明，在氨燃气轮机进口温度不超过1 400℃、进口压力低于0.5 MPa时，联合循环对氨燃气轮机循环的效率最高提升了33.38%;联合热力循环的最高效率为60.13%;联合循环有良好的热力学性质和能量回收率；在燃气轮机进口压力不超过0.5 MPa时，回热循环效率随氨燃气轮机进口温度升高和压力提升而提高。本研究为提升氨燃料的高效利用和氨燃气轮机循环实际使用提出了新的探索角度，为氨燃气轮机系统的能源利用做出前瞻性探讨。

关键词

氨燃气轮机 / 再热式朗肯循环 / 回热循环 / 联合循环 / 热力学分析

基金资助

高效低碳燃气轮机试验装置国家重大科技基础设施项目(2017-000052-73-01-001569)