[发明专利]有机朗肯循环系统分析优化方法、装置及设备

说明书

本申请涉及一种有机朗肯循环系统分析优化方法、装置及设备，包括：获取系统运行参数及系统设计参数；根据初始透平效率进行热力学计算，得到系统热力学参数；得到动态透平效率；当动态透平效率与初始透平效率的相对误差大于或等于误差预设值时，将初始透平效率的值更新为动态透平效率的值；当动态透平效率与初始透平效率的相对误差小于误差预设值时，根据系统运行参数、系统设计参数、热力学参数计算热力性和经济性指标；根据热力性和经济性指标与系统运行参数通过多目标优化模型优化系统运行参数及系统设计参数。整个分析优化过程所采用是动态透平效率，因此整个分析过程所得到的结果与实际的情况误差较小，分析结果更加准确。

技术领域

本申请涉及余热利用技术领域，尤其涉及一种有机朗肯循环系统分析优化方法、装置及设备。

背景技术

随着能源急剧消耗，环境问题日益严重，开发及利用低品位热能(如太阳能、地热、生物质能和工业余热)受到了广泛关注。由于结构简单、维护成本低和环境友好等优点，朗肯循环为低品位余热回收利用提供了一种可行的方法。其中，有机朗肯循环(OrganicRankine Cycle，ORC)利用有机工质沸点较低的特点，能够直接对低温余热进行回收发电利用。

ORC主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成，有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去，以实现对余热的利用。

其中，透平作为有机朗肯循环的关键部件，在当前大多数关于有机朗肯循环系统分析方法中，其效率均假设为固定值，但是在实际情况中，透平效率因工质种类和运行参数的不同而有较大的差别，因此，根据现有分析方法，将透平效率假设为固定值会使得分析出的结果出现误差。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种有机朗肯循环系统分析优化方法、装置及设备。

根据本申请的第一方面，提供一种有机朗肯循环系统分析优化方法，包括：

获取系统运行参数及系统设计参数；

根据初始透平效率进行热力学计算，得到系统热力学参数；

将所述系统运行参数、系统设计参数及系统热力学参数输入预先设计的一维向心透平效率计算模型得到动态透平效率；

当所述动态透平效率与所述初始透平效率的相对误差大于或等于误差预设值时，将所述初始透平效率的值更新为所述动态透平效率的值；

当所述动态透平效率与所述初始透平效率的相对误差小于误差预设值时，根据所述系统运行参数、系统设计参数、热力学参数计算热力性和经济性指标；

根据所述热力性和经济性指标与所述系统运行参数通过多目标优化模型优化系统运行参数及系统设计参数。

可选的，所述将所述系统运行参数、系统设计参数及系统热力学参数输入预先设计的一维向心透平效率计算模型得到动态透平效率，包括：

确定透平设计参数，所述透平设计参数包括速比、反动度、喷嘴速度系数、动叶速度系数、轮径比、动叶入口绝对气流角和动叶出口相对气流角；

根据所述透平设计参数计算损失；

根据所述损失计算所述动态透平效率。

可选的，所述损失包括喷嘴损失、动叶损失、余速损失、摩擦损失和泄露损失；

所述根据所述透平设计参数计算损失，包括：

根据第一公式计算喷嘴损失，所述第一公式为其中ξ_n表示喷嘴损失，表示喷嘴速度系数，Ω表示反动度；