溫度參數(shù)對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的影響研究:針對天然氣與石油領域中大量存在的90~150℃低溫余熱,采用有機朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle,ORC)進行回收利用。選用R134a、R245fa和R601a三種有機工質,根據有機朗肯循環(huán)的理論基礎,建立熱力學模型,并考慮溫度參數(shù)對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的影響。研究發(fā)現(xiàn):有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)在更佳蒸發(fā)溫度時,循環(huán)凈輸出功更大,平準化發(fā)電成本更??;系統(tǒng)還存在更佳冷凝溫度使得凈輸出功和熱效率更大,平準化發(fā)電成本更小的現(xiàn)象;工質的過熱度、過冷度對循環(huán)熱效率和平準化發(fā)電成本沒有明顯的影響,反而會減小循環(huán)的凈輸出功。綜合凈輸出功、熱效率以及平準化發(fā)電成本,R245fa是更適宜用于低溫余熱回收有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的有機工質。該研究可為低溫余熱的回收利用提供一定的理論基礎。國內ORC低溫余熱發(fā)電技術發(fā)展空間很大,仍有多項關鍵技術需要解決。廣東高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
ORC系統(tǒng)凈輸出功率隨著蒸發(fā)溫度升高先增大后減小,如圖3所示,在蒸發(fā)溫度范圍內,三種工質的更大凈輸出功率為385kW、365kW、350kW,三種工質達到更大凈輸出功率時溫度為100℃、95℃和90℃。根據工質的參數(shù)數(shù)據,工質的臨界溫度越低,系統(tǒng)就會有越大的凈輸出功率,就需要越高的蒸發(fā)溫度。所以為了獲得較高系統(tǒng)輸出功率,應該選擇臨界溫度更小的工質。ORC系統(tǒng)排煙溫度會隨著蒸發(fā)溫度變化的,系統(tǒng)的排煙溫度隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高,在蒸發(fā)溫度相同的情況下,工質的臨界溫度越低,系統(tǒng)就的排煙溫度就會越低。ORC發(fā)電模組定制廠家ORC技術與常規(guī)的水蒸氣朗肯循環(huán)相比有很多優(yōu)點。
工質選擇的基本原則:ORC發(fā)電系統(tǒng)的工質選擇十分重要,選擇過程中應該充分考慮工質的經濟性、安全性和技術性。工質必須具有較低的臨界溫度和臨界壓力,較低的蒸汽過熱要求并且粘度較低,以及較小的體積比,工質應具有適當?shù)臒岱€(wěn)定極限,和發(fā)動機材料、潤滑油都具有較好的相容性。除性能要求外,工質也要滿足環(huán)保的要求,而且要控制工質的毒性和滿足化學穩(wěn)定性要求,在經濟性上也要足夠低廉,并且輸送儲存都比較方便。選擇工質時,更重要的在于工質的熱力學性能,將會決定設備的尺寸、穩(wěn)定性、環(huán)保水平很經濟性。
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結構本身的優(yōu)勢:系統(tǒng)本身使用導熱油作為中間換熱工質,因為導熱油在300的條件下仍不汽化而保持常壓,此時的水蒸氣飽和壓力已高達8.5MPa。300以下,用導熱油代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱載體水蒸氣,就能以低壓管道系統(tǒng)代替高壓管道系統(tǒng),降低投資。此外導熱油還具有傳熱均勻,熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)良的導熱特性。導熱油對普通的碳鋼設備和管道基本上無腐蝕作用,不需要采用類似蒸汽系統(tǒng)的給水脫鹽、除氧等復雜的處理過程,因此具有系統(tǒng)簡單輸送方便等優(yōu)點。因此用導熱油作為工質的機組傳熱效率高。ORC發(fā)電技術市場潛力大。
ORC的有優(yōu)點:低溫有機朗肯循環(huán)冷能發(fā)電裝置可回收大量LNG冷能,對于年外輸量為300×104t的LNG接收站,單臺發(fā)電裝置年產生電量超過2000×104kW·h,接收站年耗電量逾6000×104kW·h,因此冷能發(fā)電不需上網,可完全由接收站自身消納。冷能發(fā)電裝置創(chuàng)造的價值相當可觀,項目具有較好的經濟性。對于在年外輸量為300×104t的LNG接收站中建設的低溫有機朗肯循環(huán)冷能發(fā)電裝置,計算得到靜態(tài)投資回收期(含建設期)約為11a,項目內部收益率為8.32%,大于8%,具備可行性。具備良好基荷外輸量的LNG接收站更適宜建設低溫有機朗肯循環(huán)冷能發(fā)電裝置。冷能發(fā)電項目宜與LNG接收站同步建設,附屬于接收站運行。在滿足經濟性條件下,混合工質作為循環(huán)工質使用將是今后冷能發(fā)電項目優(yōu)化的重要研究方向。采用ORC技術可回收較多的熱量。低溫orc發(fā)電供貨商
有機朗肯循環(huán)發(fā)電,降低環(huán)境污染的有效途徑。廣東高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
ORC發(fā)電的原理是以沸點遠低于水的有機物質(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])為工質,有機工質在熱力設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,使熱能不斷轉化為機械能,帶動發(fā)電機產生電能,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在換熱器中經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),再經機泵升壓,完成一個循環(huán)。因為有機工質的常壓沸點遠低于水的常壓沸點(100℃),使得該有機工質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。廣東高效磁浮渦輪ORC發(fā)電裝置
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