ORC機組將凝結(jié)水熱能轉(zhuǎn)化為電能的工作流程:有機工質(zhì)在換熱器中被凝結(jié)水加熱后,由液體變成氣體完成升壓,進入透平發(fā)電機做功,做功后的有機工質(zhì)氣體壓力下降,溫度降低,進入蒸發(fā)式冷凝器的殼層,經(jīng)冷卻介質(zhì)冷凝成液體,液體由工質(zhì)泵送入換熱器循環(huán)使用。換熱器中有機工質(zhì)的液位由工質(zhì)泵自動控制,保持系統(tǒng)熱量平衡。乏汽余熱發(fā)電:采用ORC機組將系統(tǒng)乏汽和余熱回收發(fā)電裝置中汽水分離器產(chǎn)生的二次汽的混合汽熱源(熱源2)轉(zhuǎn)化為電能,ORC原理與凝結(jié)水一樣,發(fā)電后相變?yōu)?5℃凝結(jié)水直接送至除油除鐵裝置使用,乏汽量約為25t/h,溫度由120~125℃變?yōu)?5℃。ORC過程具有多變量強耦合、非線性和不確定性等特點。南京中低溫?zé)煔釵RC低溫發(fā)電機
ORC應(yīng)用領(lǐng)域及經(jīng)濟性分析:地?zé)岚l(fā)電,地?zé)釡囟纫话阍趲资鹊?00度之間。實際上ORC可利用的溫度必須在80度以上,低于這個溫度則由于熱電轉(zhuǎn)換效率過低而導(dǎo)致經(jīng)濟性很差。地?zé)衢_發(fā)中的勘探成本包括打生產(chǎn)井和回灌井,占總投資成本的比例很高,更高可達70%。此外,由于發(fā)電過程中地?zé)崴某槿『突毓嗪哪艽?,水泵及工質(zhì)泵的耗電量要占到總輸出功率的30%-50%。當然,較高溫度(150℃以上)的地?zé)嵩匆部墒褂脽犭娐?lián)產(chǎn)方式:冷凝溫度設(shè)置高一點,比如60℃,ORC系統(tǒng)出來的冷卻水即可用于區(qū)域供熱。在這種情況下,通過放棄一部分發(fā)電效率來換取整體回收效率的提高。南京中低溫?zé)煔釵RC低溫發(fā)電機有機朗肯循環(huán)的工質(zhì)是低沸點、高蒸汽壓的有機工質(zhì)。
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(dǎo)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。
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)泵四大部套組成。ORC的工作原理如下:ORC循環(huán)中,工質(zhì)的作用是將熱源的熱值提取出來,將溫度轉(zhuǎn)化為壓力、動力、從而實現(xiàn)低溫?zé)嵩吹膭恿敵?。有機工質(zhì)在換熱器中從余熱流中吸收熱量,生成具一定壓力和溫度的蒸汽,蒸汽進入透平機械膨脹做功,從而帶動發(fā)電機或拖動其它動力機械。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱,凝結(jié)成液態(tài),之后借助工質(zhì)泵重新回到換熱器,如此不斷地循環(huán)下去。使用有機朗肯循環(huán)可以用有機工質(zhì)將低溫余熱回收后進行發(fā)電。
ORC特點:(1)對較低溫度熱源的利用有更高的效率。(2)戊烷比水蒸氣密度大一點,比容也是比較小的,因此所需汽輪機的尺寸(特別是減小汽輪機末級葉片的高度)、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。(3)與水蒸氣不同,戊烷在膨脹作功過程中,從高壓到低壓始終保持干燥狀態(tài),這就消除了形成濕氣以及當高速小水滴沖擊汽輪機時,產(chǎn)生腐蝕損壞的可能性。所以,ORC能比水蒸氣汽輪機更有效地適應(yīng)部分負荷運行及大的功率變動,不需要裝過熱器。ORC發(fā)電機組的裝機容量和對電網(wǎng)的功率較大。哈爾濱orc低溫余熱發(fā)電技術(shù)
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。南京中低溫?zé)煔釵RC低溫發(fā)電機
提高ORC熱效率的有效途徑有哪些?1、提高過熱器出口蒸汽壓力與溫度。2、降低排汽壓力。3、減少排煙、散熱損失。4、提高鍋爐、汽輪機內(nèi)效率(改進設(shè)計)。在相同的蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力下,系統(tǒng)熱效率隨著冷凝壓力的降低而增大。當冷凝壓力由P降低為P時,平均放熱溫度隨之降低,從而使得循環(huán)溫差增大,從而使得系統(tǒng)熱效率增大。同樣地,不能通過一味地降低冷凝壓力來獲得更高的熱效率。這是因為工質(zhì)飽和溫度與飽和壓力是一一對應(yīng)的,降低冷凝壓力勢必會導(dǎo)致冷凝器中的飽和溫度降低,而飽和溫度需要高于環(huán)境溫度,才能保證系統(tǒng)的正常運行;其次,為了防止管路產(chǎn)生負壓、滲入雜質(zhì)系統(tǒng)管路中的壓力一般高于環(huán)境壓力,確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。南京中低溫?zé)煔釵RC低溫發(fā)電機
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