ORC發(fā)電的原理是以沸點遠低于水的有機物質(zhì)(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])為工質(zhì),有機工質(zhì)在熱力設(shè)備中不斷進行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮4個過程,使熱能不斷轉(zhuǎn)化為機械能,帶動發(fā)電機產(chǎn)生電能,發(fā)電裝置的循環(huán)系統(tǒng)由換熱器、汽輪機、冷凝器和給水泵組成[9]。ORC的具體過程為:機泵送來的有機工質(zhì)在換熱器中經(jīng)低溫余熱加熱后成為過熱蒸汽,過熱蒸汽進入汽輪機,將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,過熱蒸汽釋放出熱能后溫度、壓力均降低,成為乏汽,由冷凝器冷凝為液態(tài),再經(jīng)機泵升壓,完成一個循環(huán)。因為有機工質(zhì)的常壓沸點遠低于水的常壓沸點(100℃),使得該有機工質(zhì)在較低溫度下就可以汽化,因此可以充分利用低溫余熱作為熱源進行發(fā)電。國內(nèi)ORC低溫余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展空間很大,仍有多項關(guān)鍵技術(shù)需要解決。湖南高效磁浮渦輪ORC低溫發(fā)電機組
在ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中,有機工質(zhì)的研究和選擇是更重要的內(nèi)容之一,因為有機工質(zhì)的物理性質(zhì)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(shè)計難度有重要影響。例如,工質(zhì)的冷凝壓力高,會導致密封系統(tǒng)設(shè)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(zhì)在較低溫度下汽化,應(yīng)采用沸點較低的有機工作介質(zhì)。同時,低沸點有機工作介質(zhì)還應(yīng)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。220kwORC低溫發(fā)電機組生產(chǎn)公司有機朗肯循環(huán)發(fā)電,降低環(huán)境污染的有效途徑。
有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上,采用低沸點的有機物作為循環(huán)工質(zhì),從溫度相對較低熱源吸收熱量,然后膨脹做功從而帶動發(fā)電機發(fā)電.與傳統(tǒng)的使用水蒸汽作為工質(zhì)的發(fā)電技術(shù)相比,該技術(shù)能夠有效地把低品位的熱能轉(zhuǎn)化為高品位的電能,并具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,發(fā)電過程安全可靠等優(yōu)勢,在工業(yè)余熱的回收,地熱能,太陽能等新能源的開發(fā)利用領(lǐng)域具有較大的前景。有機朗肯循環(huán)在回收低品位熱能具有很多有點,主要是:在回收中低品位熱能時效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作壓力對密封要求低、采用新型工質(zhì)的有機朗肯循環(huán)對環(huán)境友好等特點,因此有機朗肯循環(huán)被認為是一項切實可行的綠色能源技術(shù)。高等的余熱發(fā)電過程控制系統(tǒng)能確保余熱發(fā)電過程的安全、可靠及經(jīng)濟運行。有機朗肯循環(huán)過程具有多變量強耦合、非線性和不確定性等特點,所以有必要選擇一種先進的控制算法來提高余熱發(fā)電過程的性能。
有機朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle,簡稱ORC)是以低沸點有機物為工質(zhì)的朗肯循環(huán),主要由余熱鍋爐(或換熱器)、透平、冷凝器和工質(zhì)泵四大部分組成。由于ORC在利用低品位能源方面具有眾多的優(yōu)勢,國內(nèi)外的許多學者都展開了各方面的研究工作。目前對有機朗肯循環(huán)的研究主要分四個階段:第一階段:確定應(yīng)用場合及工作條件,主要任務(wù)是確定有機朗肯循環(huán)應(yīng)用的范圍,明確冷熱源溫度和能量負載等基本邊界條件;第二階段:進行循環(huán)基本的熱力學分析,主要任務(wù)是根據(jù)已確定循環(huán)邊界條件,結(jié)合工質(zhì)的熱物性,進行熱力學分析比較,明確熱力過程,完善熱力循環(huán)設(shè)計,工質(zhì)的熱物性對循環(huán)的性能其決定性作用,工質(zhì)的篩選也是此階段的重要工作;第三階段:研究與實際熱源相結(jié)合的過程,在此過程中需要考慮到工質(zhì)的流動性能和熱力學性能,同時對循環(huán)系統(tǒng)中特定的裝置部件例如透平機等的研究也需要展開;第四階段:系統(tǒng)的工程實際應(yīng)用,主要是各種輔助設(shè)備的不斷完善和改進,包括控制軟件與輔助部件等。ORC余熱發(fā)電技術(shù)具有明顯的社會和經(jīng)濟效益。
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(guān)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(jié)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發(fā)電機組的裝機容量和對電網(wǎng)的運用范圍更廣。220kwORC低溫發(fā)電機組生產(chǎn)公司
ORC發(fā)電技術(shù)市場潛力大。湖南高效磁浮渦輪ORC低溫發(fā)電機組
利用有機朗肯循環(huán)(ORC)將熱能轉(zhuǎn)化為機械能是一種利用低品位熱能的有效手段。ORC系統(tǒng)的典型設(shè)計過程通常包括:工質(zhì)選擇、循環(huán)結(jié)構(gòu)的選擇、運行參數(shù)的優(yōu)化、部件選型和尺寸設(shè)計,這是一個非常耗時且高度依賴于設(shè)計人員經(jīng)驗的過程,在大多數(shù)情況下很難實現(xiàn)更優(yōu)設(shè)計。近年來,人工智能這種新興的技術(shù)被工程界普遍采用,用于解決傳統(tǒng)手段難以解決的問題。在能源系統(tǒng)的設(shè)計中,研究人員也在嘗試利用這種新工具去解決ORC系統(tǒng)設(shè)計中的難點問題。目前,有關(guān)人工智能輔助ORC系統(tǒng)設(shè)計的研究比較零散,大多數(shù)工作仍屬于嘗試性的工作,不能為后續(xù)研究提供很好的指導。因此,本文對人工智能技術(shù)在ORC系統(tǒng)設(shè)計中的較新進展進行了文獻綜述,旨在厘清人工智能技術(shù)在ORC系統(tǒng)設(shè)計中的研究領(lǐng)域,并為人工智能技術(shù)更好地輔助ORC系統(tǒng)設(shè)計提供指導。湖南高效磁浮渦輪ORC低溫發(fā)電機組
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