利用有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,ORC)系统,将低品位热能(一般低于200℃,如太阳热能、工业余热等)转化为电能。ORC有单循环和双循环。工质有很多种,如正丁烷、异丁烷,氯乙烷、氨以及氟利昂系列等物质,都可以作为汽轮机的工质。常规的朗肯循环系统以水—水蒸汽作为工质,系统由锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵4组设备组成.工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩4个过程。ORC只是工质不同而已,而且主要用于低温领域。使用有机朗肯循环成为回收低品位热能的有效技术途径。上海orc发电
ORC机组将凝结水热能转化为电能的工作流程:有机工质在换热器中被凝结水加热后,由液体变成气体完成升压,进入透平发电机做功,做功后的有机工质气体压力下降,温度降低,进入蒸发式冷凝器的壳层,经冷却介质冷凝成液体,液体由工质泵送入换热器循环使用。换热器中有机工质的液位由工质泵自动控制,保持系统热量平衡。乏汽余热发电:采用ORC机组将系统乏汽和余热回收发电装置中汽水分离器产生的二次汽的混合汽热源(热源2)转化为电能,ORC原理与凝结水一样,发电后相变为45℃凝结水直接送至除油除铁装置使用,乏汽量约为25t/h,温度由120~125℃变为45℃。上海ORC发电模组ORC余热发电技术改善环境问题。
有机朗肯循环(ORCs)特别适用于回收低品位热源的能量。本文描述了一个用于从流量和温度可变的余热源中回收能量的小型ORC。传统的静态模型无法预测在变化的热源下循环的瞬态行为,而这种能力对于在部分负荷运行和启动和停止过程中模拟适当的循环控制策略是必不可少的。因此,提出了一个ORC的动态模型,特别关注热交换器的时变性能,其他部件的动态是次要的。提出并比较了三种不同的控制策略。仿真结果表明,基于各种工况下循环稳态优化的模型预测控制策略效果更好。
温度参数对有机朗肯循环系统的影响研究:针对天然气与石油领域中大量存在的90~150℃低温余热,采用有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,ORC)进行回收利用。选用R134a、R245fa和R601a三种有机工质,根据有机朗肯循环的理论基础,建立热力学模型,并考虑温度参数对有机朗肯循环系统的影响。研究发现:有机朗肯循环系统在更佳蒸发温度时,循环净输出功更大,平准化发电成本更小;系统还存在更佳冷凝温度使得净输出功和热效率更大,平准化发电成本更小的现象;工质的过热度、过冷度对循环热效率和平准化发电成本没有明显的影响,反而会减小循环的净输出功。综合净输出功、热效率以及平准化发电成本,R245fa是更适宜用于低温余热回收有机朗肯循环系统的有机工质。该研究可为低温余热的回收利用提供一定的理论基础。ORC余热发电系统有着流量大、装机功率大等特点。
ORC发电的原理是以沸点远低于水的有机物质(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])为工质,有机工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩4个过程,使热能不断转化为机械能,带动发电机产生电能,发电装置的循环系统由换热器、汽轮机、冷凝器和给水泵组成[9]。ORC的具体过程为:机泵送来的有机工质在换热器中经低温余热加热后成为过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮机,将热能转化为机械能,过热蒸汽释放出热能后温度、压力均降低,成为乏汽,由冷凝器冷凝为液态,再经机泵升压,完成一个循环。因为有机工质的常压沸点远低于水的常压沸点(100℃),使得该有机工质在较低温度下就可以汽化,因此可以充分利用低温余热作为热源进行发电。ORC发电技术市场潜力大。南京中低温烟气ORC低温发电机
有机朗肯循环发电技术单机容量范围广。上海orc发电
动态透平效率对有机朗肯循环系统性能的影响:透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大,采用动态透平效率后,系统净输出功随蒸发温度升高而增加趋势减缓,工质排序也发生了变化;对于固定透平效率与动态透平效率ORC系统,经多目标筛选后所确定的更优工质及更佳蒸发温度和冷凝温度均有一定差异,表明若采用固定透平效率会对工质筛选及参数优化造成一定误差;随着热源温度的升高,固定透平效率与动态透平效率ORC系统之间更佳蒸发温度与净输出功差异逐渐增大,说明热源温度越高,采用固定透平效率引起的误差越大。上海orc发电
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