有机朗肯循环概念:有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,简称ORC)利用有机工质低沸点的特性。在低温条件下有机工质被加热即发生蒸发,工质汽化后获得较高的蒸气压力,推动膨胀机做功,从而将低品位热能转换为高品位的机械能和电能。因此,有机朗肯循环发电技术,是一项将工业生产过程中产生的中低品位余热加以回收利用,转化为高品位电能的节能减排技术。ORC发电机组技术原理:ORC发电机组由有机工质、蒸发器、透平膨胀—发电一体机、冷凝器、工质泵、发电控制系统和并网系统等几部分组成。ORC余热发电系统有着流量大、装机功率大等特点。山西orc余热发电
国外对于低温余热的研究开始于20世纪70年代,其中对ORC系统进行研究的更早,早在20世纪20年代初期,就有人开始研究使用苯醚为工质的有机朗肯循环系统。通过对国内外大部分ORC系统设备生产商及相应的技术参数的分析和研究,发现ORC系统比较适合用于300℃以下的余热热源.工业余热资源回收潜力和余热发电环保效应巨大,美国公司曾经建造了利用炼油厂为余热(110℃)的ORC系统,该系统运用单级向心透平,有机工质为R113,输出功率约为1174KW。美国公司和日本曾建造了以工业废热为热源的ORC系统,更终取得了良好的社会和经济效益。中低温烟气ORC低温发电机生产有机朗肯循环发电,提高能源利用效率。
在有机朗肯循环发电设备中,低压液态有机工质经过工质泵增压后进入蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸汽;之后,高温高压有机工质蒸汽推动膨胀机发电机进行发电,产生电量输出;膨胀机出口的低压过热蒸汽进入冷凝器,向低温热源放热而被冷凝为液态,如此往复循环。ORC发电设备与其他热机循环相比有诸多明显的优点。首先,与其他热机循环相比,ORC对低品位余热的利用率更高;其次,使用ORC发电设备的尺寸和重量小;此外,有ORC比其他热电循环的运行维护成本更低。
膨胀机是ORC余热发电系统中的主要设备,它是将蒸发器出口的高温高压的有机饱和蒸气的热能转化为机械能从而对外做功的设备。膨胀机按工作性质和结构的不同,可分为速度式和容积式膨胀机。速度式膨胀机适用于大流量场合,其输出功率和转速相应较高。小流量,大膨胀比的场合采用容积型膨胀机较为合适。现目前研究较多的是螺杆膨胀机和径流式透平膨胀机。螺杆膨胀机有较为成熟的工业应用,适合行业较多,目前我国已成功研制出了10KW和40KW的单螺杆膨胀机的样机。有机朗肯循环发电技术运行成本很低。
有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环,主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成。由于ORC在利用低品位能源方面具有众多的优势,国内外的许多学者都展开了各方面的研究工作。目前对有机朗肯循环的研究主要分四个阶段:第一阶段:确定应用场合及工作条件,主要任务是确定有机朗肯循环应用的范围,明确冷热源温度和能量负载等基本边界条件;第二阶段:进行循环基本的热力学分析,主要任务是根据已确定循环边界条件,结合工质的热物性,进行热力学分析比较,明确热力过程,完善热力循环设计,工质的热物性对循环的性能其决定性作用,工质的筛选也是此阶段的重要工作;第三阶段:研究与实际热源相结合的过程,在此过程中需要考虑到工质的流动性能和热力学性能,同时对循环系统中特定的装置部件例如透平机等的研究也需要展开;第四阶段:系统的工程实际应用,主要是各种辅助设备的不断完善和改进,包括控制软件与辅助部件等。有机朗肯循环系统以其良好的机动性等优点。山西orc余热发电
常规的水蒸气朗肯循环中,工质是水蒸气。山西orc余热发电
有机朗肯循环是一种新型环保型的发电技术,由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵组成,如下图所示。有机朗肯循环的工质是低沸点、高蒸汽压的有机工质,工质在蒸发器中从低温热源中吸收热量产生有机蒸气,进而推动膨胀机旋转,带动发电机发电,在膨胀机做完功的乏气进入冷凝器中重新冷却为液体,由工质泵打入蒸发器,完成一个循环。它可利用的低品位能主要有:工业余热、地热、太阳能、生物质能、液化天然气的冷能回收。有机朗肯循环发电技术与常规水蒸汽朗肯循环发电技术相比,具有如下优点:效率高,系统构成简单;不需设置真空维持系统;通流面积较小,透平尺寸小;使用干流体时,余热锅炉中不必设置过热段,工质蒸汽直接以饱和气体进透平膨胀做功;可实现远程控制,运行成本很低;单机容量范围广;系统部件、设备可实现标准模块化生产,降低了制造成本。山西orc余热发电
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