在能源危机、气候变化的时代背景下,有机朗肯循环(ORC)作为一种低温余热资源利用的有效途径,得到普遍的研究及工业应用。混合工质作为该领域的研究热点,在能否提高ORC循环性能等问题上观点截然相悖。本文从工作原理、循环性能评价、工质筛选和工艺优化等方面对混合工质ORC展开分析及研究,以探究争议的主要及解决途径。研究结果表明:混合工质ORC的争议主要源于缺乏统一的优化及评价基准,普遍采用的以尽可能大的相变温度滑移为约束条件,上海热水或热流体ORC低温发电机组,上海热水或热流体ORC低温发电机组,上海热水或热流体ORC低温发电机组,有可能降低混合工质性能;混合工质的组分调控特性表现出巨大潜力,结合组分调控的工艺设计、相变温度滑移的定量优化、实验及中试是未来应重点关注的研究方向。有机朗肯循环发电技术可实现远程控制。上海热水或热流体ORC低温发电机组
有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环,主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成。由于ORC在利用低品位能源方面具有众多的优势,国内外的许多学者都展开了各方面的研究工作。目前对有机朗肯循环的研究主要分四个阶段:第一阶段:确定应用场合及工作条件,主要任务是确定有机朗肯循环应用的范围,明确冷热源温度和能量负载等基本边界条件;第二阶段:进行循环基本的热力学分析,主要任务是根据已确定循环边界条件,结合工质的热物性,进行热力学分析比较,明确热力过程,完善热力循环设计,工质的热物性对循环的性能其决定性作用,工质的筛选也是此阶段的重要工作;第三阶段:研究与实际热源相结合的过程,在此过程中需要考虑到工质的流动性能和热力学性能,同时对循环系统中特定的装置部件例如透平机等的研究也需要展开;第四阶段:系统的工程实际应用,主要是各种辅助设备的不断完善和改进,包括控制软件与辅助部件等。上海热水或热流体ORC低温发电机组ORC优点主要体现在回收显热方面有较高的效率。
ORC特点:(1)对较低温度热源的利用有更高的效率。(2)戊烷比水蒸气密度大一点,比容也是比较小的,因此所需汽轮机的尺寸(特别是减小汽轮机末级叶片的高度)、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。(3)与水蒸气不同,戊烷在膨胀作功过程中,从高压到低压始终保持干燥状态,这就消除了形成湿气以及当高速小水滴冲击汽轮机时,产生腐蚀损坏的可能性。所以,ORC能比水蒸气汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动,不需要装过热器。
目前化工行业现有生产工艺中有多处工艺介质气(温度约90~160℃)通过水冷方式进行冷却,不但造成低品位热能资源的浪费,循环冷却水系统自身还要消耗大量的电能和水资源。虽然有些工艺流程实现了高温介质对低温介质的加热来优化化工生产过程中的管网匹配工艺,但高温介质和低温介质间往往存在较大的温度差,造成热能的损失和浪费。有机朗肯循环技术可实现对化工过程中工艺流体余热的回收利用,回收过程中有机朗肯循环介质与冷热流体实现热量交换,有效回收利用工艺介质气冷却过程中排放的低温热能。使用有机朗肯循环可以用有机工质将低温余热回收后进行发电。
膨胀机是ORC余热发电系统中的主要设备,它是将蒸发器出口的高温高压的有机饱和蒸气的热能转化为机械能从而对外做功的设备。膨胀机按工作性质和结构的不同,可分为速度式和容积式膨胀机。速度式膨胀机适用于大流量场合,其输出功率和转速相应较高。小流量,大膨胀比的场合采用容积型膨胀机较为合适。现目前研究较多的是螺杆膨胀机和径流式透平膨胀机。螺杆膨胀机有较为成熟的工业应用,适合行业较多,目前我国已成功研制出了10KW和40KW的单螺杆膨胀机的样机。有机朗肯循环发电技术运行成本很低。上海热水或热流体ORC低温发电机组
有机朗肯循环发电,可用于海洋温差发电。上海热水或热流体ORC低温发电机组
提高ORC热效率的有效途径有哪些?1、提高过热器出口蒸汽压力与温度。2、降低排汽压力。3、减少排烟、散热损失。4、提高锅炉、汽轮机内效率(改进设计)。在相同的蒸发温度与蒸发压力下,系统热效率随着冷凝压力的降低而增大。当冷凝压力由P降低为P时,平均放热温度随之降低,从而使得循环温差增大,从而使得系统热效率增大。同样地,不能通过一味地降低冷凝压力来获得更高的热效率。这是因为工质饱和温度与饱和压力是一一对应的,降低冷凝压力势必会导致冷凝器中的饱和温度降低,而饱和温度需要高于环境温度,才能保证系统的正常运行;其次,为了防止管路产生负压、渗入杂质系统管路中的压力一般高于环境压力,确保系统稳定运行。上海热水或热流体ORC低温发电机组
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