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楼宇冷热电联供系统中余热锅炉的参数优化研究

作　者: 秦志红
导　师: 曹家枞
学　校: 东华大学
专　业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: 楼宇冷热电联供系统余热锅炉优化成本分摊热经济学模型
分类号: TU833
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 314次
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内容摘要

目前我国能源的开发利用面临着经济增长和环境保护的双重巨大压力，合理有效的利用能源已成为我国可持续发展的关键。当前我国投入巨资建设的西气东输工程，就是应对这一压力的措施之一。小型多联产总能系统即楼宇冷热电联产(BCHP)系统能够实现对一次能源合理的梯级利用，正是合理利用天然气资源的最佳途径和最有效手段。但是，目前国内BCHP系统初投资和燃料价格都较高，在这种情况下对系统中的一个关键设备——余热锅炉进行参数优化，以使整个工程达到最佳的经济性显然非常必要，对BCHP在国内的顺利推广具有重要意义。本文针对一投入运行的BCHP系统，根据其实际运行所测得的结果，建立了余热锅炉的热力学模型。由于目前尚没有专门用于冷热电三联供系统冷热电三种产品的成本分摊计算方法，在对现有用于热电联产的成本分摊方法进行热经济学分析的基础上，提出把作功能力法和热量法结合起来对冷热电三联供系统成本分摊，这种方法对三联供成本分摊来说较合理且方便。利用国内制造厂的实际经验数据和公式，建立了实用的余热锅炉造价估算模型。按照本文提出的成本分摊方法及余热锅炉造价估算模型，建立了BCHP系统的热经济学模型。建立了以BCHP系统的冷量成本为目标函数，以余热锅炉排烟温度、蒸发器和省煤器中螺旋翅片管管排数、每排管数、管束横向节距和管束纵向节距为决策变量的余热锅炉优化模型。应用所建立的优化计算模型，对BCHP系统七个工况分别进行优化计算。在无论哪个工况下，余热锅炉参数优化后其(火用)效率、BCHP系统总(火用)效率都比较未优化时有所提高，冷量分摊的成本、冷热两种产品所分摊的成本都比较未优化时有所减少。本文所建立的模型与BCHP系统实际负荷分布图结合，就能得到余热锅炉结构参数最终的一组优化结果。由本文变工况优化结果可推断出一个重要结论：余热锅炉的最优结构与BCHP系统的负荷特性有关。本文还就BCHP系统负荷分布特性的影响作了分析，最后指出余热锅炉最终优化结果只是适用于一个特定的BCHP系统，并不具有通用性。

全文目录

第一章绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 冷热电联供  10-12
    1.2.1 关于发展CCHP系统的政策  11
    1.2.2 冷热电联供的意义  11-12
  1.3 小型冷热电联供  12-13
  1.4 BCHP系统经济性分析  13-14
  1.5 国内外燃机余热锅炉的技术状况  14-15
  1.6 本文的内容安排  15-17
第二章 BCHP系统中余热锅炉的研究  17-29
  2.1 燃机余热锅炉概述  17-20
    2.1.1 燃机余热锅炉的发展  17
    2.1.2 燃机余热锅炉的组成  17-18
    2.1.3 燃机余热锅炉的类型  18-20
  2.2 联合循环中余热锅炉的热力特点  20-22
  2.3 燃机余热锅炉与常规锅炉的比较  22-24
  2.4 余热锅炉设计中应注意的问题  24-26
  2.5 楼宇冷热电联供系统余热锅炉的特点  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章余热锅炉热力系统建模研究  29-48
  3.1 余热锅炉热力模型  29-36
    3.1.1 余热锅炉的热力计算模型  30-36
  3.2 气流冲刷受热面的流阻  36-37
  3.3 余热锅炉变工况模型  37-38
  3.4 余热锅炉造价估算模型  38-39
  3.5 吸收式制冷机的简单计算模型  39-40
  3.6 热经济学模型  40-47
    3.6.1 热经济学成本方程  40-42
    3.6.2 成本分摊方法的选取  42-43
    3.6.3 成本估算  43-44
    3.6.4 成本分摊模型  44-47
  3.7 本章小结  47-48
第四章余热锅炉的结构参数优化研究  48-61
  4.1 优化技术简介  48-50
    4.1.1 最优化技术的发展  48-49
    4.1.2 最优化在工程中的应用  49-50
  4.2 BCHP系统优化数学模型  50-53
    4.2.1 目标函数的确定  50-51
    4.2.2 决策变量的选取  51-52
    4.2.3 约束条件的确定  52
    4.2.4 优化运行数学模型  52-53
  4.3 数学模型的求解  53-60
    4.3.1 最优化命令  53-54
    4.3.2 算法介绍  54-56
    4.3.3 优化运行数学模型的求解框图  56-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章余热锅炉优化结果分析  61-71
  5.1 BCHP系统简介  61-62
    5.1.1 余热锅炉参数  61-62
    5.1.2 BCHP系统变工况数据  62
  5.2 优化结果与分析  62-67
  5.3 余热锅炉最优结构  67-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章结论和展望  71-74
  6.1 BCHP系统的市场形势  71
  6.2 本文工作的内容  71-72
  6.3 下一步工作的展望  72-74
参考文献  74-76
作者在研究生期间发表的论文  76-77
致谢  77

楼宇冷热电联供系统中余热锅炉的参数优化研究

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