低温余热发电(ORC)综述.docx
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1、低温余热发电(ORC)综述 摘 要:低温余热发电技术在提高能源再利用的有效方法之一,有机朗肯循环(ORC)技术是是低温余热发电技术之一,本文主要介绍了ORC循环的系统的结构和工质的选择方法,为ORC技术探讨供应参考。 关键词:低温余热发电;有机朗肯循环;系统结构;有机工质 1 前言 由于世界人口的增长和全球经济的快速发展,能源消耗日渐增长。为了爱护环境、維护人类良好的生存环境,开发新能源和提高能量利用效率是亟须解决的问题。可利用再生能源如:太阳能、风能及地热能,在满意能源需求起了越来越多的作用。而提高能源再利用有效的方法之一就是利用中低温热源的有机郎肯循环。有机朗肯循环(organic ran
2、kine cycle,简称ORC)是低温余热发电技术之一,ORC是运用具有较低临界温度的有机物作为循环工质的朗肯循环。 2 探讨现状 国外有机郎肯循环主要应用在地热、太阳能、烟气余热回收等工业余热,多数文献依据热力学定律建立模型,计算不同工质和温度下的循环热效率和介绍工质的选择方法,并介绍了有机郎肯循环中的重要设备蒸汽膨胀做功的设备的选择和设计。工质均为饱和曲线斜率为负值或者无穷大的干流体和等熵流体。文献中工质的选择大多为各种CFC(含氯、氟、碳的完全卤代烃)等对环境有肯定破坏的有机工质,如R113、R245fa、R123等等。个别采纳氨、烷烃等对环境有好的工质。而且文献中对工质的选择局限在某
3、一特定的温度范围内。追求最优系统,工质被加热到饱和状态后在膨胀做功的热效率最高,过热或者未饱和使得不行逆损失和成本增加,降低热效率和经济性。 文献还对有机郎肯循环的系统结构做了具体的介绍,对于温度较高的低温热源,为了提高能源利用率,采纳常规的有机郎肯循环已不能满意需求,所以对常规ORC系统结构做了一些改进,如多级或单级抽汽回热ORC和抽汽再热ORC,并对这两种循环方式分别进行了热力分析和计算。虽然有大量的文献介绍了有机郎肯循环的设计、工质选择,但是多数是基于试验、理论和小型机组上。 3 低温余热发电(ORC)系统结构 常规的ORC系统由蒸发器、透平、冷凝器和工质泵四大部件以及协助系统组成。低温
4、余热经过换热器的一边,将热量传给有机工质,有机工质从余热流中汲取热量,生成具有肯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他动力机械做功。从透平排出的工质蒸汽在凝汽器中向空气或者冷却放热,凝聚成液态,最终借助工质泵重新回到换热器。 低温余热发电的设备中蒸发器一般为余热锅炉(管壳式换热器),工质侧增加涂层;冷凝器(管壳式换热器),一般选用冷却水冷却工质,工质侧有涂层;但是对于不同的ORC 循环工质及用途,透平(膨胀做功的设备)的设计是不相同的。因为工质不同,循环的热力性质不同,所以透平的结构设计方面也是不同的。对于太阳能光伏发电和有机郎肯循环联合的发电机组中大部分的OR
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