ORC發(fā)電的原理是以沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的有機(jī)物質(zhì)(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])為工質(zhì),有機(jī)工質(zhì)在熱力設(shè)備中不斷進(jìn)行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮4個(gè)過(guò)程,使熱能不斷轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能,發(fā)電裝置的循環(huán)系統(tǒng)由換熱器、汽輪機(jī)、冷凝器和給水泵組成[9]。ORC的具體過(guò)程為:機(jī)泵送來(lái)的有機(jī)工質(zhì)在換熱器中經(jīng)低溫余熱加熱后成為過(guò)熱蒸汽,過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī),將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,過(guò)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(jī)泵升壓,完成一個(gè)循環(huán)。因?yàn)橛袡C(jī)工質(zhì)的常壓沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的常壓沸點(diǎn)(100℃),使得該有機(jī)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(jìn)行發(fā)電。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電,降低環(huán)境污染的有效途徑。北京高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
有機(jī)朗肯循環(huán)是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術(shù),由蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵組成,如下圖所示。有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)是低沸點(diǎn)、高蒸汽壓的有機(jī)工質(zhì),工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫?zé)嵩粗形諢崃慨a(chǎn)生有機(jī)蒸氣,進(jìn)而推動(dòng)膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,在膨脹機(jī)做完功的乏氣進(jìn)入冷凝器中重新冷卻為液體,由工質(zhì)泵打入蒸發(fā)器,完成一個(gè)循環(huán)。它可利用的低品位能主要有:工業(yè)余熱、地?zé)?、太?yáng)能、生物質(zhì)能、液化天然氣的冷能回收。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)與常規(guī)水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn):效率高,系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單;不需設(shè)置真空維持系統(tǒng);通流面積較小,透平尺寸??;使用干流體時(shí),余熱鍋爐中不必設(shè)置過(guò)熱段,工質(zhì)蒸汽直接以飽和氣體進(jìn)透平膨脹做功;可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,運(yùn)行成本很低;單機(jī)容量范圍廣;系統(tǒng)部件、設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn),降低了制造成本。北京高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置ORC技術(shù)與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比有很多優(yōu)點(diǎn)。
有機(jī)朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle,簡(jiǎn)稱ORC)是以低沸點(diǎn)有機(jī)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(shì),國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者都展開(kāi)了各方面的研究工作。目前對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)的研究主要分四個(gè)階段:第一階段:確定應(yīng)用場(chǎng)合及工作條件,主要任務(wù)是確定有機(jī)朗肯循環(huán)應(yīng)用的范圍,明確冷熱源溫度和能量負(fù)載等基本邊界條件;第二階段:進(jìn)行循環(huán)基本的熱力學(xué)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(jìn)行熱力學(xué)分析比較,明確熱力過(guò)程,完善熱力循環(huán)設(shè)計(jì),工質(zhì)的熱物性對(duì)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(shí)際熱源相結(jié)合的過(guò)程,在此過(guò)程中需要考慮到工質(zhì)的流動(dòng)性能和熱力學(xué)性能,同時(shí)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)中特定的裝置部件例如透平機(jī)等的研究也需要展開(kāi);第四階段:系統(tǒng)的工程實(shí)際應(yīng)用,主要是各種輔助設(shè)備的不斷完善和改進(jìn),包括控制軟件與輔助部件等。
工質(zhì)泵是ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的基本組成部分,是將冷凝器的低溫低壓液體有機(jī)工質(zhì)經(jīng)絕熱增壓后,高壓輸送到蒸發(fā)器入口的裝置。作為一種成熟的產(chǎn)品,市場(chǎng)上有多種工質(zhì)泵。研究發(fā)現(xiàn),以下泵適用于ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng):液壓隔膜泵,具有壓力高、適用于危險(xiǎn)化學(xué)介質(zhì)、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn);立式離心泵采用變頻調(diào)速、機(jī)械密封;多級(jí)離心泵可實(shí)現(xiàn)更高的揚(yáng)程和設(shè)定壓力;多級(jí)離心泵是在離心泵級(jí)內(nèi)安裝兩臺(tái)或兩臺(tái)以上具有相同功能的離心泵,相對(duì)于活塞泵等往復(fù)泵能輸送更多的流量。采用ORC技術(shù)可回收較多的熱量。
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢(shì):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(guó)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(guó)內(nèi)單單是起步階段。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)運(yùn)行成本很低。北京高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
一般ORC發(fā)電系統(tǒng)選擇使用異步電機(jī)。北京高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
隨著全球性的能源緊缺和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,通過(guò)充分利用可再生能源和工業(yè)余熱資源,從而提高能源利用效率是緩解能源和環(huán)境問(wèn)題的重要方式.有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)是更有應(yīng)用前景的低品位熱能發(fā)電技術(shù)之一.本文針對(duì)ORC系統(tǒng)建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)操作參數(shù)同步優(yōu)化的換熱設(shè)備多目標(biāo)優(yōu)化模型,采用R245fa為工質(zhì)和板式換熱器,以效率更大和比投資成本更小為目標(biāo)函數(shù).首先分析了單個(gè)變量(蒸發(fā)壓力,冷凝壓力,過(guò)熱度,蒸發(fā)器板間距,冷凝器板間距)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,然后選取了系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)(蒸發(fā)壓蒸發(fā)壓力,冷凝壓力,過(guò)熱度)和換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(蒸發(fā)器和冷凝器的板長(zhǎng),板寬,板間距)九個(gè)參數(shù)為決策變量,利用遺傳算法進(jìn)行ORC換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作參數(shù)多目標(biāo)同步優(yōu)化,獲得多目標(biāo)優(yōu)化的Pareto更優(yōu)前沿及對(duì)應(yīng)的更優(yōu)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和更佳換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。北京高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
上海能環(huán)實(shí)業(yè)有限公司主要經(jīng)營(yíng)范圍是能源,擁有一支專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和良好的市場(chǎng)口碑。公司業(yè)務(wù)分為高效磁浮ORC發(fā)電機(jī),蒸汽差壓磁浮發(fā)電機(jī),高速磁浮鼓風(fēng)機(jī),高速磁浮壓氣機(jī)等,目前不斷進(jìn)行創(chuàng)新和服務(wù)改進(jìn),為客戶提供良好的產(chǎn)品和服務(wù)。公司秉持誠(chéng)信為本的經(jīng)營(yíng)理念,在能源深耕多年,以技術(shù)為先導(dǎo),以自主產(chǎn)品為重點(diǎn),發(fā)揮人才優(yōu)勢(shì),打造能源良好品牌。上海能環(huán)憑借創(chuàng)新的產(chǎn)品、專業(yè)的服務(wù)、眾多的成功案例積累起來(lái)的聲譽(yù)和口碑,讓企業(yè)發(fā)展再上新高。