有機朗肯循環(huán)(ORCs)特別適用于回收低品位熱源的能量。本文描述了一個用于從流量和溫度可變的余熱源中回收能量的小型ORC。傳統(tǒng)的靜態(tài)模型無法預測在變化的熱源下循環(huán)的瞬態(tài)行為,而這種能力對于在部分負荷運行和啟動和停止過程中模擬適當?shù)难h(huán)控制策略是必不可少的。因此,提出了一個ORC的動態(tài)模型,特別關注熱交換器的時變性能,其他部件的動態(tài)是次要的。提出并比較了三種不同的控制策略。仿真結果表明,基于各種工況下循環(huán)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化的模型預測控制策略效果更好。ORC的結構非常的簡單。銀川100kwORC低溫發(fā)電機
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結構本身的優(yōu)勢:可選取與有機工質氟利昂不相溶解且不會發(fā)生化學反應的導熱油,采用油與有機工質氟利昂直接接觸熱交換的方法,可進一步提高換熱效率。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)別在于采用有機工質,所以工質特性將主導整個發(fā)電系統(tǒng)的結構及效率。國內外都對有機工質對于ORC系統(tǒng)的影響有研究,相比而言國內單單是起步階段。銀川100kwORC低溫發(fā)電機一般ORC發(fā)電系統(tǒng)選擇使用異步電機。
在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中,有機工質的研究和選擇是更重要的內容之一,因為有機工質的物理性質對熱源的回收效率起著決定性的作用,并對系統(tǒng)組件的設計難度有重要影響。例如,工質的冷凝壓力高,會導致密封系統(tǒng)設計難度高。由于ORC系統(tǒng)回收的是低溫余熱,為了使工作介質在較低溫度下汽化,應采用沸點較低的有機工作介質。同時,低沸點有機工作介質還應具有以下理想特性:低臨界壓力和臨界溫度,良好的干濕性能,低粘度,低表面張力,高循環(huán)效率,較高的安全性和環(huán)境友好性,根據(jù)機器運行環(huán)境,合理選擇國內主流出色有機工質作為ORC機組運行工質。
在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中,有機工質的研究和選擇是更重要的內容之一,因為有機工質的物理性質對熱源的回收效率起著決定性的作用,并對系統(tǒng)組件的設計難度有重要影響。例如,工質的冷凝壓力高,會導致密封系統(tǒng)設計難度高。由于ORC系統(tǒng)回收的是低溫余熱,為了使工作介質在較低溫度下汽化,應采用沸點較低的有機工作介質。同時,低沸點有機工作介質還應具有以下理想特性:低臨界壓力和臨界溫度,良好的干濕性能,低粘度,低表面張力,高循環(huán)效率,較高的安全性和環(huán)境友好性。有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術系統(tǒng)構成簡單。
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結構本身的優(yōu)勢:可采用螺桿膨脹機替代汽輪機,其結構相對傳統(tǒng)汽輪機簡單得多,額定功率小,其適用作為低焓能源動力利用的動力機,因此對有機工質蒸汽做功更適用。鑒于目前螺桿膨脹機還未普及,那么即使使用汽輪機,因有機工質蒸汽比容、焓降小,故所需汽輪機的尺寸(特別是汽輪機末級葉片的高度減?。⑴艢夤艿莱叽缂翱绽淅淠髦械墓艿乐睆骄^小。與水蒸氣相比,由于有機工質的聲速低,在低葉片速度時,能獲得有利的空氣動力配合,在50Hz時能產生較高的汽輪機效率,不需要裝齒輪箱。由于轉速低,因此噪聲也小。使用有機朗肯循環(huán)可以用有機工質將低溫余熱回收后進行發(fā)電。銀川100kwORC低溫發(fā)電機
有機朗肯循環(huán)由蒸發(fā)器、膨脹機、冷凝器和工質泵組成。銀川100kwORC低溫發(fā)電機
目前化工行業(yè)現(xiàn)有生產工藝中有多處工藝介質氣(溫度約90~160℃)通過水冷方式進行冷卻,不但造成低品位熱能資源的浪費,循環(huán)冷卻水系統(tǒng)自身還要消耗大量的電能和水資源。雖然有些工藝流程實現(xiàn)了高溫介質對低溫介質的加熱來優(yōu)化化工生產過程中的管網匹配工藝,但高溫介質和低溫介質間往往存在較大的溫度差,造成熱能的損失和浪費。有機朗肯循環(huán)技術可實現(xiàn)對化工過程中工藝流體余熱的回收利用,回收過程中有機朗肯循環(huán)介質與冷熱流體實現(xiàn)熱量交換,有效回收利用工藝介質氣冷卻過程中排放的低溫熱能。銀川100kwORC低溫發(fā)電機