ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)研究利用現(xiàn)狀:國外對(duì)于低溫余熱的研究開始于20世紀(jì)70年代,其中對(duì)ORC系統(tǒng)進(jìn)行研究的更早,早在20世紀(jì)20年代初期,就有人開始研究使用苯醚為工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)??偨Y(jié)了國外一部分ORC系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)商及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù),研究發(fā)現(xiàn)比較適合用于300℃以下的余熱熱源。工業(yè)余熱資源回收潛力和余熱發(fā)電環(huán)保效應(yīng)巨大,美國公司曾經(jīng)建造了利用煉油廠為余熱(110℃)的ORC系統(tǒng),該系統(tǒng)運(yùn)用單級(jí)向心透平,有機(jī)工質(zhì)為R113,輸出功率約為1174KW。日本曾建造了以工業(yè)廢熱為熱源的ORC系統(tǒng),更終取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)以其良好的機(jī)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)。呼和浩特高效磁浮渦輪ORC發(fā)電機(jī)
目前更有前途的余熱回收技術(shù)方向,是將余熱轉(zhuǎn)化為電能。然而,現(xiàn)有的技術(shù)通常基于有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)——類似于蒸汽循環(huán),但使用的是不同的流體,而不是水——通常熱力性能相對(duì)較差,且成本較高。在傳統(tǒng)的ORC系統(tǒng)中,動(dòng)力是由渦輪產(chǎn)生的,渦輪被設(shè)計(jì)成完全與氣態(tài)流體一起工作。這樣做是為了避免液滴的存在,侵蝕損壞渦輪機(jī)。然而,之前的研究表明,兩相流體(即液體和蒸汽的組合)的進(jìn)入可以提高這些系統(tǒng)的功率輸出。新研究模擬確定,對(duì)于高達(dá)250攝氏度的廢熱,引入兩相膨脹系統(tǒng)可以比傳統(tǒng)的單相系統(tǒng)多產(chǎn)生28%的電力。南昌中低溫?zé)煔釵RC低溫發(fā)電機(jī)組有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
在世界范圍內(nèi),超過九成的電能產(chǎn)生都通過以水和水蒸氣為循環(huán)工質(zhì)的朗肯循環(huán)產(chǎn)生,其主要包括定壓吸熱、等熵膨脹、等壓冷凝和等熵壓縮等四個(gè)過程。當(dāng)熱源溫度低于370℃時(shí),例如余熱及地?zé)岬龋运疄楣べ|(zhì)的傳統(tǒng)朗肯循環(huán)已經(jīng)不能對(duì)其進(jìn)行有效的利用。在這種背景下,有機(jī)朗肯循環(huán)逐漸受到研究者的重視。有機(jī)朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle,ORC)采用低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)(如R113,R123等),具有使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低和自動(dòng)化程度高等特點(diǎn),使得朗肯循環(huán)能夠從低品位的熱源中吸熱,因此特別適合中低溫余熱的利用。
膨脹機(jī)是ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備,它是將蒸發(fā)器出口的高溫高壓的有機(jī)飽和蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而對(duì)外做功的設(shè)備。膨脹機(jī)按工作性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同,可分為速度式和容積式膨脹機(jī)。速度式膨脹機(jī)適用于大流量場合,其輸出功率和轉(zhuǎn)速相應(yīng)較高。小流量,大膨脹比的場合采用容積型膨脹機(jī)較為合適。現(xiàn)目前研究較多的是螺桿膨脹機(jī)和徑流式透平膨脹機(jī)。螺桿膨脹機(jī)有較為成熟的工業(yè)應(yīng)用,適合行業(yè)較多,目前我國已成功研制出了10KW和40KW的單螺桿膨脹機(jī)的樣機(jī)。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)通流面積較小。
ORC應(yīng)用領(lǐng)域及經(jīng)濟(jì)性分析:生物質(zhì)發(fā)電,生物質(zhì)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域如木材廠、農(nóng)業(yè)廢棄物中普遍存在。但是由于實(shí)現(xiàn)清潔生物質(zhì)能燃燒的投資比傳統(tǒng)的燃料投入更大,所以對(duì)于小型生物質(zhì)發(fā)電廠,其發(fā)電成本并沒有太大競爭力,可以通過熱電聯(lián)產(chǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)投資盈利。因此,為了實(shí)現(xiàn)高效率轉(zhuǎn)換,生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)電廠通常是由熱需求,而不是電力需求來驅(qū)動(dòng)的。通常,一個(gè)典型的生物質(zhì)熱電廠的裝機(jī)規(guī)模在發(fā)電功率1~2MW左右,同時(shí)可提供6~10MW的熱功率。ORC發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量和對(duì)電網(wǎng)的功率較大。長沙高效磁浮渦輪ORC低溫發(fā)電機(jī)組
ORC是以低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán)。呼和浩特高效磁浮渦輪ORC發(fā)電機(jī)
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢:可選取與有機(jī)工質(zhì)氟利昂不相溶解且不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)熱油,采用油與有機(jī)工質(zhì)氟利昂直接接觸熱交換的方法,可進(jìn)一步提高換熱效率。在缺水地區(qū),優(yōu)先使用空氣冷卻的冷凝器。ORC電廠使用的空冷冷凝器要比水蒸氣電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多,價(jià)格也低得多。ORC發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的根本區(qū)別在于采用有機(jī)工質(zhì),所以工質(zhì)特性將主導(dǎo)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及效率。國內(nèi)外都對(duì)有機(jī)工質(zhì)對(duì)于ORC系統(tǒng)的影響有研究,相比而言國內(nèi)單單是起步階段。呼和浩特高效磁浮渦輪ORC發(fā)電機(jī)
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