在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中，有機(jī)工質(zhì)的研究和選擇是更重要的內(nèi)容之一，因?yàn)橛袡C(jī)工質(zhì)的物理性質(zhì)對(duì)熱源的回收效率起著決定性的作用，并對(duì)系統(tǒng)組件的設(shè)計(jì)難度有重要影響。例如，工質(zhì)的冷凝壓力高，會(huì)導(dǎo)致密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度高。由于ORC系統(tǒng)回收的是低溫余熱，為了使工作介質(zhì)在較低溫度下汽化，應(yīng)采用沸點(diǎn)較低的有機(jī)工作介質(zhì)。同時(shí)，低沸點(diǎn)有機(jī)工作介質(zhì)還應(yīng)具有以下理想特性：低臨界壓力和臨界溫度，良好的干濕性能，低粘度，低表面張力，高循環(huán)效率，較高的安全性和環(huán)境友好性。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。ORC發(fā)電技術(shù)
目前更有前途的余熱回收技術(shù)方向，是將余熱轉(zhuǎn)化為電能。然而，現(xiàn)有的技術(shù)通常基于有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)——類似于蒸汽循環(huán)，但使用的是不同的流體，而不是水——通常熱力性能相對(duì)較差，且成本較高。在傳統(tǒng)的ORC系統(tǒng)中，動(dòng)力是由渦輪產(chǎn)生的，渦輪被設(shè)計(jì)成完全與氣態(tài)流體一起工作。這樣做是為了避免液滴的存在，侵蝕損壞渦輪機(jī)。然而，之前的研究表明，兩相流體(即液體和蒸汽的組合)的進(jìn)入可以提高這些系統(tǒng)的功率輸出。新研究模擬確定，對(duì)于高達(dá)250攝氏度的廢熱，引入兩相膨脹系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)的單相系統(tǒng)多產(chǎn)生28%的電力。熱水或熱流體ORC低溫發(fā)電機(jī)采購(gòu)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn)。
煙氣余熱利用ORC系統(tǒng)：余熱鍋爐排出的煙氣經(jīng)脫酸、除塵等凈化處理后，煙氣溫度在150℃左右，低溫余熱仍可進(jìn)一步利用。在煙氣低溫余熱利用ORC系統(tǒng)中，利用有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行朗肯循環(huán)，其系統(tǒng)配置如圖1所示，有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)定壓吸熱，然后在膨脹機(jī)內(nèi)絕熱做功，乏汽在冷凝器中定壓放熱，之后在工質(zhì)泵內(nèi)進(jìn)行絕熱壓縮，再回到原來的動(dòng)力循環(huán)過程。使用有機(jī)工質(zhì)可以比較好地利用低溫余熱，提升系統(tǒng)的能源利用效率，并降低二氧化碳排放，系統(tǒng)的熱源利用效率會(huì)有比較大的提升，從而充分帶動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電，讓系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，乏汽可以凝結(jié)為液態(tài)達(dá)到回收能源的目的。
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢(shì)：可選取與有機(jī)工質(zhì)氟利昂不相溶解且不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)熱油，采用油與有機(jī)工質(zhì)氟利昂直接接觸熱交換的方法，可進(jìn)一步提高換熱效率。在缺水地區(qū)，優(yōu)先使用空氣冷卻的冷凝器。ORC電廠使用的空冷冷凝器要比水蒸氣電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多，價(jià)格也低得多。ORC發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的根本區(qū)別在于采用有機(jī)工質(zhì)，所以工質(zhì)特性將主導(dǎo)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及效率。國(guó)內(nèi)外都對(duì)有機(jī)工質(zhì)對(duì)于ORC系統(tǒng)的影響有研究，相比而言國(guó)內(nèi)單單是起步階段。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電，可用于地?zé)岚l(fā)電。
ORC系統(tǒng)凈輸出功率隨著蒸發(fā)溫度升高先增大后減小，如圖3所示，在蒸發(fā)溫度范圍內(nèi)，三種工質(zhì)的更大凈輸出功率為385kW、365kW、350kW，三種工質(zhì)達(dá)到更大凈輸出功率時(shí)溫度為100℃、95℃和90℃。根據(jù)工質(zhì)的參數(shù)數(shù)據(jù)，工質(zhì)的臨界溫度越低，系統(tǒng)就會(huì)有越大的凈輸出功率，就需要越高的蒸發(fā)溫度。所以為了獲得較高系統(tǒng)輸出功率，應(yīng)該選擇臨界溫度更小的工質(zhì)。ORC系統(tǒng)排煙溫度會(huì)隨著蒸發(fā)溫度變化的，系統(tǒng)的排煙溫度隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高，在蒸發(fā)溫度相同的情況下，工質(zhì)的臨界溫度越低，系統(tǒng)就的排煙溫度就會(huì)越低。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電，可用于太陽(yáng)能發(fā)電。ORC發(fā)電技術(shù)
有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電，降低環(huán)境污染的有效途徑。ORC發(fā)電技術(shù)
工質(zhì)泵是ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的基本組成部分，是將冷凝器的低溫低壓液體有機(jī)工質(zhì)經(jīng)絕熱增壓后，高壓輸送到蒸發(fā)器入口的裝置。作為一種成熟的產(chǎn)品，市場(chǎng)上有多種工質(zhì)泵。研究發(fā)現(xiàn)，以下泵適用于ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)：液壓隔膜泵，具有壓力高、適用于危險(xiǎn)化學(xué)介質(zhì)、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；立式離心泵采用變頻調(diào)速、機(jī)械密封；多級(jí)離心泵可實(shí)現(xiàn)更高的揚(yáng)程和設(shè)定壓力；多級(jí)離心泵是在離心泵級(jí)內(nèi)安裝兩臺(tái)或兩臺(tái)以上具有相同功能的離心泵，相對(duì)于活塞泵等往復(fù)泵能輸送更多的流量。ORC發(fā)電技術(shù)