湖南余热发电产业

ORC余热发电具有如下优点：（1）效率高，系统构成简单，不需要设置除氧、除盐、排污及疏放水设施；凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压，不需设置真空维持系统。（2）透平进排气压力高，所需通流面积较小，透平尺寸小。（3）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。（4）可实现远程控制，无人值守，需要极少的运行、维修人员，运行成本很低。（5）单机容量可从几千瓦到数千千瓦。（6）系统部件、设备可实现标准模块化生产，能缩短安装周期，降低其制造成本。适用于温度高于70℃以上的低温余热源。ORC低温余热发电低温热源是工业过程废热、太阳能、地热等清洁能源。湖南余热发电产业

ORC低温余热发电系统热力性能分析：由于受到蒸发器窄点温差的约束，各工质对应系统的蒸发温度随着排烟温度的升高而增大。在相同排烟温度条件下，采用R600a、R236ea的系统蒸发温度高于其他工质，R245fa、R600对应系统的蒸发温度相对较高，R123与湿工质R161、R152a对应系统的蒸发温度相对较低且较为接近。工质流量随排烟温度的升高而减小，这是因为当蒸发器入口热源温度不变时，根据热平衡方程，系统总吸热量随着排烟温度的升高而减小，满足此时热负荷所需的工质流量下降。在相同排烟温度下，工质间的物性差异导致各工质对应系统的工质流量存在差异，所有系统中烷烃类干工质R600a、R600与湿工质的流量明显小于其他干工质，变化幅度也相对要小些，R236ea对应系统的流量较大且随排烟温度的变化幅度较大。小型余热发电现价余热的回收利用途径很多。

ORC低温发电机组典型应用：一、热水余热（化肥行业）。化肥厂尿素一吸塔换热后温度为102~105℃，作为ORC机组来说是质优余热资源，应用于低温有机朗肯循环发电利用经济效应非常明显，一般投资回报周期3年左右。二、LNG压缩排气余热（尾气排放）。某液化天然气厂生产工艺中，天然气经过大型压缩机加压后，温度升高，再通过冷却系统进行降温。该部分废热排放至环境浪费大，且冷却塔每年还因此产生大量的漂水损失。通过分析计算可采用ORC发电技术将余热回收利用。大型压缩机余热发电在节能的同时，也更大限度地减小了对原系统工艺的影响。

ORC低温余热发电系统组成：（1）蒸发器。蒸发器在循环系统中的作用是能量传递，是整个有机朗肯循环系统热量传递的较关键设备，它的传热效率直接影响到整个系统的发电效率。因此在有机朗肯循环运行过程中，蒸发器造成的不可逆性损失是所有部件中占比较大的部件。（2）膨胀机。膨胀机的作用是压缩经过蒸发器蒸发的高温高压气体，使热能转变为机械能从而膨胀带动发电机做功。因此，膨胀机同样是ORC系统中关键部件之一，较为直接的影响着整个系统的效率。膨胀机分为速度型和容积型两种。（3）冷凝器。与蒸发器的工作原理刚好相反，主要是将从膨胀机排出的气体冷凝为过冷液体，内部结构包括过热区、两相区和过冷区。冷凝器和蒸发器同样是有机朗肯循环系统中的关键换热部件。（4）工质泵。工质泵的作用是使有机工质在细长的管道内流动的同时达到一个设置的流速从而来提高自身的压力。工质泵很容易被气体或是液体腐蚀从而导致了系统效率降低。越来越多的可利用余热的企业都意识到了余热发电所带来的效益。

ORC余热发电系统本身使用导热油作为中间换热工质，因为导热油在300℃的条件下仍不汽化而保持常压，此时的水蒸气饱和压力已高达8.5MPa。300℃以下，用导热油代替传统的热载体水蒸气，就能以低压管道系统代替高压管道系统，降低投资。此外导热油还具有传热均匀，热稳定性好以及优良的导热特性。导热油对普通的碳钢设备和管道基本上无腐蚀作用，不需要采用类似蒸汽系统的给水脱盐、除氧等复杂的处理过程，因此具有系统简单输送方便等优点。因此用导热油作为工质的机组传热效率高。可选取与有机工质氟利昂不相溶解且不会发生化学反应的导热油，采用油与有机工质氟利昂直接接触热交换的方法，可进一步提高换热效率。余热发电系统的发电量一直是电力企业设备管理人员关注的重点。四川钢铁厂余热发电

ORC低温余热发电的重要设备是余热锅炉。湖南余热发电产业

ORC有机朗肯循环余热发电：ORC有机工质朗肯循环，即在传统朗肯循环中采用有机工质代替水产生蒸汽，推动膨胀机做功。低压液态有机工质具有更低的冷凝温度，如正丁烷、异丁烷、R245fa、R142b等，在较低温度下即可产生较高压力的蒸汽。余热温度在80~250℃，余热形态包括烟气、蒸汽和热水等。液态有机工质经有机工质泵增压后进入蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸气；高温高压的有机工质蒸气再推动涡轮机做功，产生电能输出，有机工质蒸汽同时减压；涡轮机出口的低压蒸气进入冷凝器，向低温热源放热并冷凝为液态，完成一次循环。蒸发器可采用低温余热直接蒸发，或采用由其生成的中间热水进行有机工质的蒸发。湖南余热发电产业

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