在ORC低温余热发电系统中,有机工质的研究和选择是更重要的内容之一,因为有机工质的物理性质对热源的回收效率起着决定性的作用,并对系统组件的设计难度有重要影响。例如,工质的冷凝压力高,会导致密封系统设计难度高。由于ORC系统回收的是低温余热,为了使工作介质在较低温度下汽化,应采用沸点较低的有机工作介质。同时,低沸点有机工作介质还应具有以下理想特性:低临界压力和临界温度,良好的干湿性能,上海230kwORC低温发电机,低粘度,低表面张力,上海230kwORC低温发电机,高循环效率,上海230kwORC低温发电机,较高的安全性和环境友好性。ORC发电机组的装机容量和对电网的网更方便。上海230kwORC低温发电机
在世界范围内,超过九成的电能产生都通过以水和水蒸气为循环工质的朗肯循环产生,其主要包括定压吸热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩等四个过程。当热源温度低于370℃时,例如余热及地热等,以水为工质的传统朗肯循环已经不能对其进行有效的利用。在这种背景下,有机朗肯循环逐渐受到研究者的重视。有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,ORC)采用低沸点有机物为工质(如R113,R123等),具有使用寿命长、维护费用低和自动化程度高等特点,使得朗肯循环能够从低品位的热源中吸热,因此特别适合中低温余热的利用。上海220kwORC低温发电机组有机朗肯循环低温余热发电技术为有效解决大量低温余热资源回收问题提供了选择。
ORC应用领域及经济性分析:地热发电,地热温度一般在几十度到300度之间。实际上ORC可利用的温度必须在80度以上,低于这个温度则由于热电转换效率过低而导致经济性很差。地热开发中的勘探成本包括打生产井和回灌井,占总投资成本的比例很高,更高可达70%。此外,由于发电过程中地热水的抽取和回灌耗能大,水泵及工质泵的耗电量要占到总输出功率的30%-50%。当然,较高温度(150℃以上)的地热源也可使用热电联产方式:冷凝温度设置高一点,比如60℃,ORC系统出来的冷却水即可用于区域供热。在这种情况下,通过放弃一部分发电效率来换取整体回收效率的提高。
朗肯循环是指以水蒸气作为工质的一种理想循环过程,主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程。用于蒸汽装置动力循环。工作过程:3-4过程:在水泵中水被压缩升压,过程中流经水泵的流量较大,水泵向周围的散热量折合到单位质量工质,可以忽略,因而3一4过程简化为可逆绝热压缩过程,即等熵压缩过程。4-1过程:水在锅炉中被加热的过程本来是在外部火焰与工质之间有较大温差的条件下进行的,而且不可避免地工质会有压力损失,是一个不可逆加热过程。我们把它理想化为不计工质压力变化,并将过程想象为无数个与工质温度相同的热源与工质可逆传热,也就是把传热不可逆因素放在系统之外,只着眼于工质一侧。这样,将加热过程理想化为定压可逆吸热过程。ORC余热发电系统有着流量大、装机功率大等特点。
烟气余热利用ORC系统:余热锅炉排出的烟气经脱酸、除尘等净化处理后,烟气温度在150℃左右,低温余热仍可进一步利用。在烟气低温余热利用ORC系统中,利用有机工质进行朗肯循环,其系统配置如图1所示,有机工质在蒸发器内定压吸热,然后在膨胀机内绝热做功,乏汽在冷凝器中定压放热,之后在工质泵内进行绝热压缩,再回到原来的动力循环过程。使用有机工质可以比较好地利用低温余热,提升系统的能源利用效率,并降低二氧化碳排放,系统的热源利用效率会有比较大的提升,从而充分带动系统发电,让系统的热能转变为电能,乏汽可以凝结为液态达到回收能源的目的。有机朗肯循环发电技术系统构成简单。上海220kwORC低温发电机组
有机朗肯循环发电技术单机容量范围广。上海230kwORC低温发电机
ORC的有优点:低温有机朗肯循环冷能发电装置可回收大量LNG冷能,对于年外输量为300×104t的LNG接收站,单台发电装置年产生电量超过2000×104kW·h,接收站年耗电量逾6000×104kW·h,因此冷能发电不需上网,可完全由接收站自身消纳。冷能发电装置创造的价值相当可观,项目具有较好的经济性。对于在年外输量为300×104t的LNG接收站中建设的低温有机朗肯循环冷能发电装置,计算得到静态投资回收期(含建设期)约为11a,项目内部收益率为8.32%,大于8%,具备可行性。具备良好基荷外输量的LNG接收站更适宜建设低温有机朗肯循环冷能发电装置。冷能发电项目宜与LNG接收站同步建设,附属于接收站运行。在满足经济性条件下,混合工质作为循环工质使用将是今后冷能发电项目优化的重要研究方向。上海230kwORC低温发电机
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