中低温烟气ORC低温发电机设计

有机朗肯循环系统发电系统内部参数与外界环境紧密相关，热源参数的变化，冷却水温度的变化都会使得系统内部各个点参数改变，从而导致系统长期运行在非额定工况热效率低.该文以循环工质为R245fa的有机朗肯循环系统作为研究对象，通过建立蒸发器和冷凝器换热模型，得出有机朗肯循环系统在不同热源温度，不同冷却水温度下的更佳蒸发温度，凝结温度变化情况，从而获得蒸发温度，凝结温度与热源温度，冷却水温度之间的函数关系.在实际有机朗肯循环系统余热发电工程中，存在着很多不稳定因素，因此对有机朗肯循环系统变工况特性分析是非常有必要的，对于提高系统整体性能具有指导性意义。ORC发电技术市场潜力大。中低温烟气ORC低温发电机设计

有机朗肯循环优势：(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，降低了制造成本。(7)适用于温度高于70℃以上的低温余热源。上海热水或热流体ORC低温发电机有机朗肯循环系统以其良好的机动性等优点。

ORC应用领域及经济性分析：生物质发电，生物质在农业、工业领域如木材厂、农业废弃物中普遍存在。但是由于实现清洁生物质能燃烧的投资比传统的燃料投入更大，所以对于小型生物质发电厂，其发电成本并没有太大竞争力，可以通过热电联产的方式来实现投资盈利。因此，为了实现高效率转换，生物质热电联产电厂通常是由热需求，而不是电力需求来驱动的。通常，一个典型的生物质热电厂的装机规模在发电功率1~2MW左右，同时可提供6~10MW的热功率。

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。ORC发电机组的装机容量和对电网的运用范围更广。

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。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发电模组价位

ORC过程具有多变量强耦合、非线性和不确定性等特点。中低温烟气ORC低温发电机设计

研究了不同热源温度下ORC系统的变工况性能，分析了不同热源温度下固定透平效率与动态透平效率下ORC系统的性能。得出如下结论：透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大，在不同运行参数及不同工质条件下，透平效率差异较大，更大可达0.151。采用动态透平效率后，系统净输出功增加趋势减缓，且工质排序发生了改变。在给定热源条件下，选取不同的透平效率，更优工质及更佳运行参数也不同。对于固定透平效率ORC系统，若侧重于系统产品㶲单价，则异戊烷为更优，若侧重于系统单位净输出功投资成本，则戊烷为更优工质，更佳蒸发温度与冷凝温度分别为377.10K和323.70K。而对于动态透平ORC系统而言，戊烷为更优工质，更佳蒸发温度与冷凝温度则分别为374.05K和324.34K。中低温烟气ORC低温发电机设计

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