在能源危機(jī)、氣候變化的時(shí)代背景下，有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）作為一種低溫余熱資源利用的有效途徑，得到普遍的研究及工業(yè)應(yīng)用?；旌瞎べ|(zhì)作為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在能否提高ORC循環(huán)性能等問題上觀點(diǎn)截然相悖。本文從工作原理、循環(huán)性能評(píng)價(jià)、工質(zhì)篩選和工藝優(yōu)化等方面對(duì)混合工質(zhì)ORC展開分析及研究，以探究爭(zhēng)議的主要及解決途徑。研究結(jié)果表明：混合工質(zhì)ORC的爭(zhēng)議主要源于缺乏統(tǒng)一的優(yōu)化及評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，普遍采用的以盡可能大的相變溫度滑移為約束條件，有可能降低混合工質(zhì)性能；混合工質(zhì)的組分調(diào)控特性表現(xiàn)出巨大潛力，結(jié)合組分調(diào)控的工藝設(shè)計(jì)、相變溫度滑移的定量?jī)?yōu)化、實(shí)驗(yàn)及中試是未來應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的研究方向。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)不需設(shè)置真空維持系統(tǒng)。福建ORC發(fā)電模組
ORC發(fā)電的原理是以沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的有機(jī)物質(zhì)(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])為工質(zhì)，有機(jī)工質(zhì)在熱力設(shè)備中不斷進(jìn)行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮4個(gè)過程，使熱能不斷轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，發(fā)電裝置的循環(huán)系統(tǒng)由換熱器、汽輪機(jī)、冷凝器和給水泵組成[9]。ORC的具體過程為：機(jī)泵送來的有機(jī)工質(zhì)在換熱器中經(jīng)低溫余熱加熱后成為過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，過熱蒸汽釋放出熱能后溫度、壓力均降低，成為乏汽，由冷凝器冷凝為液態(tài)，再經(jīng)機(jī)泵升壓，完成一個(gè)循環(huán)。因?yàn)橛袡C(jī)工質(zhì)的常壓沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的常壓沸點(diǎn)(100℃)，使得該有機(jī)工質(zhì)在較低溫度下就可以汽化，因此可以充分利用低溫余熱作為熱源進(jìn)行發(fā)電。西寧orc低溫余熱發(fā)電ORC能確保余熱發(fā)電過程的可靠及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
ORC特點(diǎn)：(1)對(duì)較低溫度熱源的利用有更高的效率。(2)戊烷比水蒸氣密度大一點(diǎn)，比容也是比較小的，因此所需汽輪機(jī)的尺寸(特別是減小汽輪機(jī)末級(jí)葉片的高度)、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。(3)與水蒸氣不同，戊烷在膨脹作功過程中，從高壓到低壓始終保持干燥狀態(tài)，這就消除了形成濕氣以及當(dāng)高速小水滴沖擊汽輪機(jī)時(shí)，產(chǎn)生腐蝕損壞的可能性。所以，ORC能比水蒸氣汽輪機(jī)更有效地適應(yīng)部分負(fù)荷運(yùn)行及大的功率變動(dòng)，不需要裝過熱器。
近年來，隨著世界性的能源資源緊缺和全球性環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，各國(guó)已在緊張的研究相關(guān)技術(shù)理論或制定相應(yīng)政策應(yīng)對(duì)、緩解該問題?；诘推肺粺崮芾玫挠袡C(jī)朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle，ORC)是降低能源燃料消耗、節(jié)能減排的有效措施和手段，成為世界各國(guó)學(xué)者、科研機(jī)構(gòu)、高等院校研究的重點(diǎn)課題，采用新型的冷電、熱電或冷熱電聯(lián)供循環(huán)是提高低品位熱能利用ORC系統(tǒng)效率和優(yōu)化其性能的有效途徑之一。應(yīng)用于ORC系統(tǒng)的有機(jī)工質(zhì)具有一定的GWP值、ODP值等環(huán)境潛值，都將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在其生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中可能對(duì)環(huán)境造成一定的污染，ORC系統(tǒng)運(yùn)行過程中工質(zhì)泄漏也必將加劇全球變暖、臭氧層的破壞。ORC發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量和對(duì)電網(wǎng)的功率較大。
在有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電設(shè)備中，低壓液態(tài)有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過工質(zhì)泵增壓后進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏赫羝?；之后，高溫高壓有機(jī)工質(zhì)蒸汽推動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，產(chǎn)生電量輸出；膨脹機(jī)出口的低壓過熱蒸汽進(jìn)入冷凝器，向低溫?zé)嵩捶艧岫焕淠秊橐簯B(tài)，如此往復(fù)循環(huán)。ORC發(fā)電設(shè)備與其他熱機(jī)循環(huán)相比有諸多明顯的優(yōu)點(diǎn)。首先，與其他熱機(jī)循環(huán)相比，ORC對(duì)低品位余熱的利用率更高；其次，使用ORC發(fā)電設(shè)備的尺寸和重量??；此外，有ORC比其他熱電循環(huán)的運(yùn)行維護(hù)成本更低。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電，可用于太陽(yáng)能發(fā)電。貴陽(yáng)orc余熱發(fā)電技術(shù)
ORC是以低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)。福建ORC發(fā)電模組
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢(shì)：可采用螺桿膨脹機(jī)替代汽輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)傳統(tǒng)汽輪機(jī)簡(jiǎn)單得多，額定功率小，其適用作為低焓能源動(dòng)力利用的動(dòng)力機(jī)，因此對(duì)有機(jī)工質(zhì)蒸汽做功更適用。鑒于目前螺桿膨脹機(jī)還未普及，那么即使使用汽輪機(jī)，因有機(jī)工質(zhì)蒸汽比容、焓降小，故所需汽輪機(jī)的尺寸（特別是汽輪機(jī)末級(jí)葉片的高度減?。?、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。與水蒸氣相比，由于有機(jī)工質(zhì)的聲速低，在低葉片速度時(shí)，能獲得有利的空氣動(dòng)力配合，在50Hz時(shí)能產(chǎn)生較高的汽輪機(jī)效率，不需要裝齒輪箱。由于轉(zhuǎn)速低，因此噪聲也小。福建ORC發(fā)電模組