在有機朗肯循環(huán)發(fā)電設備中,,低壓液態(tài)有機工質經過工質泵增壓后進入蒸發(fā)器吸收熱量轉變?yōu)楦邷馗邏赫羝?;之后,高溫高壓有機工質蒸汽推動膨脹機發(fā)電機進行發(fā)電,,產生電量輸出,;膨脹機出口的低壓過熱蒸汽進入冷凝器,向低溫熱源放熱而被冷凝為液態(tài),,如此往復循環(huán),。ORC發(fā)電設備與其他熱機循環(huán)相比有諸多明顯的優(yōu)點。首先,,與其他熱機循環(huán)相比,,ORC對低品位余熱的利用率更高;其次,,使用ORC發(fā)電設備的尺寸和重量?。淮送?,有ORC比其他熱電循環(huán)的運行維護成本更低,。ORC采用新型工質的有機朗肯循環(huán)對環(huán)境友好等特點。福州ORC低溫發(fā)電機組
ORC簡介:常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)中,,工質是水蒸氣,,由四大設備:鍋爐、汽輪機,、冷凝器和給水泵組成,。工質在熱力設備中不斷進行等壓加熱、絕熱膨脹,、等壓放熱和絕熱壓縮四個過程,,使熱能不斷轉化為機械能。當利用低溫有機工質(如上述的戊烷)作為循環(huán)的工質時,主要設備有:蒸發(fā)器,、汽輪機,、冷凝器和循環(huán)泵等。對于低及中等的焓熱,,ORC技術與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比有很多優(yōu)點,,主要體現(xiàn)在回收顯熱方面有較高的效率,由于循環(huán)中顯熱/潛熱不相等,,而ORC技術中此比例大,。因此采用ORC技術可回收較多的熱量。福州ORC低溫發(fā)電機組有機朗肯循環(huán)發(fā)電,,可用于生物質發(fā)電,。
有機朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle,簡稱ORC)是以低沸點有機物為工質的朗肯循環(huán),,主要由余熱鍋爐(或換熱器),、透平、冷凝器和工質泵四大部套組成,。ORC的工作原理如下:ORC循環(huán)中,,工質的作用是將熱源的熱值提取出來,將溫度轉化為壓力,、動力,、從而實現(xiàn)低溫熱源的動力輸出。有機工質在換熱器中從余熱流中吸收熱量,,生成具一定壓力和溫度的蒸汽,,蒸汽進入透平機械膨脹做功,從而帶動發(fā)電機或拖動其它動力機械,。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱,,凝結成液態(tài),之后借助工質泵重新回到換熱器,,如此不斷地循環(huán)下去,。
有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)內部參數(shù)與外界環(huán)境緊密相關,熱源參數(shù)的變化,,冷卻水溫度的變化都會使得系統(tǒng)內部各個點參數(shù)改變,,從而導致系統(tǒng)長期運行在非額定工況熱效率低.該文以循環(huán)工質為R245fa的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)作為研究對象,通過建立蒸發(fā)器和冷凝器換熱模型,,得出有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)在不同熱源溫度,,不同冷卻水溫度下的更佳蒸發(fā)溫度,凝結溫度變化情況,,從而獲得蒸發(fā)溫度,,凝結溫度與熱源溫度,,冷卻水溫度之間的函數(shù)關系.在實際有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)余熱發(fā)電工程中,存在著很多不穩(wěn)定因素,,因此對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)變工況特性分析是非常有必要的,,對于提高系統(tǒng)整體性能具有指導性意義。ORC被認為是一項切實可行的綠色能源技術,。
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結構本身的優(yōu)勢:可采用螺桿膨脹機替代汽輪機,,其結構相對傳統(tǒng)汽輪機簡單得多,額定功率小,,其適用作為低焓能源動力利用的動力機,,因此對有機工質蒸汽做功更適用。鑒于目前螺桿膨脹機還未普及,,那么即使使用汽輪機,,因有機工質蒸汽比容、焓降小,,故所需汽輪機的尺寸(特別是汽輪機末級葉片的高度減?。⑴艢夤艿莱叽缂翱绽淅淠髦械墓艿乐睆骄^小,。與水蒸氣相比,,由于有機工質的聲速低,在低葉片速度時,,能獲得有利的空氣動力配合,在50Hz時能產生較高的汽輪機效率,,不需要裝齒輪箱,。由于轉速低,因此噪聲也小,。ORC余熱發(fā)電技術實現(xiàn)對低溫余熱的有效應用,。福州ORC低溫發(fā)電機組
有機朗肯循環(huán)由蒸發(fā)器、膨脹機,、冷凝器和工質泵組成,。福州ORC低溫發(fā)電機組
有機朗肯循環(huán)是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術,由蒸發(fā)器,、膨脹機,、冷凝器和工質泵組成,如下圖所示,。有機朗肯循環(huán)的工質是低沸點,、高蒸汽壓的有機工質,工質在蒸發(fā)器中從低溫熱源中吸收熱量產生有機蒸氣,,進而推動膨脹機旋轉,,帶動發(fā)電機發(fā)電,,在膨脹機做完功的乏氣進入冷凝器中重新冷卻為液體,由工質泵打入蒸發(fā)器,,完成一個循環(huán),。它可利用的低品位能主要有:工業(yè)余熱、地熱,、太陽能,、生物質能、液化天然氣的冷能回收,。有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術與常規(guī)水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術相比,,具有如下優(yōu)點:效率高,系統(tǒng)構成簡單,;不需設置真空維持系統(tǒng),;通流面積較小,透平尺寸??;使用干流體時,余熱鍋爐中不必設置過熱段,,工質蒸汽直接以飽和氣體進透平膨脹做功,;可實現(xiàn)遠程控制,運行成本很低,;單機容量范圍廣,;系統(tǒng)部件、設備可實現(xiàn)標準模塊化生產,,降低了制造成本,。福州ORC低溫發(fā)電機組