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以焦炉煤气为燃料的高效SOFC-CCHP联产系统性能研究

江婷  
【摘要】:随着能源供应的日益短缺,各种先进的供能系统成为能源研究者们追逐的目标,其中分布式供能系统则是未来将得以广泛应用的高效能源供应系统,对各种可能的分布式供能方式的研究也成为热点问题之一。本文基于能源梯级利用的思想,建立了以焦炉煤气为燃料的固体氧化物燃料电池-冷热电联产(SOFC-CCHP)系统,以实现冷、热、电的高效联供,对此展开了相关的研究工作。首先对SOFC单体建立间接计算法与直接计算法模型,并借助于ASPEN PLUS软件对其进行模拟分析,验证了计算方法及所选模型的正确性;其次建立了SOFC-CCHP系统的数学模型,并设计出两种典型流程方案,分析比较了其系统性能,发现蒸汽型余热锅炉系统性能较好;然后研究了主要可控运行参数对改进型的蒸汽型余热锅炉SOFC-CCHP系统性能的影响规律,其发电效率、系统总电效率和系统总热效率分别可以达到60%、70%和90%,表明所研究的系统是一种高效的热力循环系统。此外,通过系统的变工况?分析得到了燃料流量、电流密度、燃料利用率、运行压力以及运行温度对系统性能影响的基本规律;并进一步以系统效率及功率密度指标为目标,采用正交试验设计方法,进行了多参数下系统性能的优化措施研究,实现了热力性能与经济性能的综合优化。本文的研究成果,将为SOFC-CCHP系统的设计及高效运行提供理论指导。


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