SOFC-GT-Kalina集成系统热力研究与能量分析：提升余热回收效率

本文探讨了"集成式SOFC-GT-Kalina功率循环的热力学研究和能量分析"，这是一种创新的电力系统设计，将固体氧化物燃料电池(SOFC)、燃气轮机(GT)和卡利纳循环(Kalina Cycle)相结合。SOFC-GT-Kalina系统的核心在于其底部循环——卡利纳循环，它采用氨水混合物作为工作流体，这种混合物具有滑动温度沸腾特性，这使得它能够有效地回收燃气轮机运行过程中产生的废热，从而提高能源利用率。 相比于传统的SOFC-GT-ST系统，即燃气轮机后接蒸汽轮机循环，作者使用Aspen Plus软件对集成系统进行了仿真分析。通过对比，拟议的SOFC-GT-Kalina系统的电气效率达到74.41%，而参考系统的电气效率为71.45%，显示出卡利纳循环在余热回收方面的显著优势，从而提升了系统的能源转换效率。此外，火用效率方面，SOFC-GT-Kalina系统的数值为71.93%，高于参考系统的69.07%，进一步证实了其综合性能的优越性。 文章深入剖析了各个组件的火用损耗，通过对热分析、火用分析和能源利用图(EUD)的详尽研究，揭示了这些损耗的具体来源和影响因素。其中，热分析关注的是能量转换过程中的热量流动，火用分析则评估了整个系统的有效能源利用，而EUD分析则直观地展示了能源的输入、转化和输出情况，有助于优化系统设计。 特别值得注意的是，研究者还发现，当电流密度达到350 mA/cm²时，系统在功率和功率密度上表现最佳。这一发现对于实际应用中的优化和设备选择具有指导意义，表明在保证足够电力输出的同时，也需要考虑系统的紧凑性和成本效益。 这篇论文提供了关于集成式SOFC-GT-Kalina系统的深入理解，展示了其在余热回收和能源效率提升方面的潜力，为可再生能源整合技术的发展提供了一种创新且高效的解决方案。通过详细的热力学和能量分析，研究人员不仅验证了卡利纳循环的价值，也为类似系统的改进和设计提供了宝贵的理论依据。