有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)在中低溫?zé)崮芑厥疹I(lǐng)域有著普遍的應(yīng)用,但在中低溫范圍內(nèi)很多熱源工況存在較強(qiáng)的波動(dòng),如太陽熱能,,工業(yè)或內(nèi)燃機(jī)煙氣余熱等,。ORC系統(tǒng)在變工況熱源驅(qū)動(dòng)下可能會(huì)產(chǎn)生如下問題:系統(tǒng)吸熱過多導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)溫度,、壓力過高,,工質(zhì)裂解,;系統(tǒng)吸熱不足而導(dǎo)致膨脹機(jī)液擊,,系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。因此,,研究ORC系統(tǒng)在變工況熱源下的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況變得十分重要,。以O(shè)RC系統(tǒng)在變工況熱源下的動(dòng)態(tài)特性為主要研究對(duì)象,,采用實(shí)驗(yàn)研究與仿真模擬相結(jié)合的研究方法,。ORC技術(shù)不但用于水泥工廠的余熱發(fā)電廠,,也用于其他工業(yè),。江西230kwORC低溫發(fā)電機(jī)組
研究了不同熱源溫度下ORC系統(tǒng)的變工況性能,分析了不同熱源溫度下固定透平效率與動(dòng)態(tài)透平效率下ORC系統(tǒng)的性能,。得出如下結(jié)論:透平效率隨蒸發(fā)溫度的降低或者冷凝溫度的升高而增大,,在不同運(yùn)行參數(shù)及不同工質(zhì)條件下,,透平效率差異較大,更大可達(dá)0.151。采用動(dòng)態(tài)透平效率后,,系統(tǒng)凈輸出功增加趨勢減緩,,且工質(zhì)排序發(fā)生了改變,。在給定熱源條件下,選取不同的透平效率,,更優(yōu)工質(zhì)及更佳運(yùn)行參數(shù)也不同,。對(duì)于固定透平效率ORC系統(tǒng),,若側(cè)重于系統(tǒng)產(chǎn)品?單價(jià),,則異戊烷為更優(yōu),,若側(cè)重于系統(tǒng)單位凈輸出功投資成本,,則戊烷為更優(yōu)工質(zhì),更佳蒸發(fā)溫度與冷凝溫度分別為377.10K和323.70K,。而對(duì)于動(dòng)態(tài)透平ORC系統(tǒng)而言,,戊烷為更優(yōu)工質(zhì),,更佳蒸發(fā)溫度與冷凝溫度則分別為374.05K和324.34K。ORC低溫發(fā)電機(jī)組制作ORC余熱發(fā)電技術(shù)改善環(huán)境問題,。
有機(jī)朗肯循環(huán)是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術(shù),,由蒸發(fā)器,、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵組成,,如下圖所示,。有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)是低沸點(diǎn),、高蒸汽壓的有機(jī)工質(zhì),,工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫?zé)嵩粗形諢崃慨a(chǎn)生有機(jī)蒸氣,,進(jìn)而推動(dòng)膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,,在膨脹機(jī)做完功的乏氣進(jìn)入冷凝器中重新冷卻為液體,,由工質(zhì)泵打入蒸發(fā)器,完成一個(gè)循環(huán),。它可利用的低品位能主要有:工業(yè)余熱,、地?zé)帷⑻柲?、生物質(zhì)能,、液化天然氣的冷能回收,。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)與常規(guī)水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):效率高,,系統(tǒng)構(gòu)成簡單,;不需設(shè)置真空維持系統(tǒng);通流面積較小,,透平尺寸?。皇褂酶闪黧w時(shí),,余熱鍋爐中不必設(shè)置過熱段,,工質(zhì)蒸汽直接以飽和氣體進(jìn)透平膨脹做功;可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,,運(yùn)行成本很低,;單機(jī)容量范圍廣;系統(tǒng)部件,、設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn),,降低了制造成本。
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,。使用有機(jī)朗肯循環(huán)成為回收低品位熱能的有效技術(shù)途徑。
ORC應(yīng)用領(lǐng)域及經(jīng)濟(jì)性分析:地?zé)岚l(fā)電,,地?zé)釡囟纫话阍趲资鹊?00度之間,。實(shí)際上ORC可利用的溫度必須在80度以上,低于這個(gè)溫度則由于熱電轉(zhuǎn)換效率過低而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性很差,。地?zé)衢_發(fā)中的勘探成本包括打生產(chǎn)井和回灌井,,占總投資成本的比例很高,,更高可達(dá)70%。此外,,由于發(fā)電過程中地?zé)崴某槿『突毓嗪哪艽?,水泵及工質(zhì)泵的耗電量要占到總輸出功率的30%-50%。當(dāng)然,,較高溫度(150℃以上)的地?zé)嵩匆部墒褂脽犭娐?lián)產(chǎn)方式:冷凝溫度設(shè)置高一點(diǎn),,比如60℃,ORC系統(tǒng)出來的冷卻水即可用于區(qū)域供熱,。在這種情況下,,通過放棄一部分發(fā)電效率來換取整體回收效率的提高。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成簡單,。江西230kwORC低溫發(fā)電機(jī)組
ORC能確保余熱發(fā)電過程的可靠及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,。江西230kwORC低溫發(fā)電機(jī)組
有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上,采用低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為循環(huán)工質(zhì),,從溫度相對(duì)較低熱源吸收熱量,,然后膨脹做功從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電.與傳統(tǒng)的使用水蒸汽作為工質(zhì)的發(fā)電技術(shù)相比,該技術(shù)能夠有效地把低品位的熱能轉(zhuǎn)化為高品位的電能,,并具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,發(fā)電過程安全可靠等優(yōu)勢,,在工業(yè)余熱的回收,,地?zé)崮埽柲艿刃履茉吹拈_發(fā)利用領(lǐng)域具有較大的前景,。有機(jī)朗肯循環(huán)在回收低品位熱能具有很多有點(diǎn),,主要是:在回收中低品位熱能時(shí)效率高、結(jié)構(gòu)簡單,、工作壓力對(duì)密封要求低,、采用新型工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn),因此有機(jī)朗肯循環(huán)被認(rèn)為是一項(xiàng)切實(shí)可行的綠色能源技術(shù),。高等的余熱發(fā)電過程控制系統(tǒng)能確保余熱發(fā)電過程的安全,、可靠及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。有機(jī)朗肯循環(huán)過程具有多變量強(qiáng)耦合,、非線性和不確定性等特點(diǎn),,所以有必要選擇一種先進(jìn)的控制算法來提高余熱發(fā)電過程的性能。江西230kwORC低溫發(fā)電機(jī)組