低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术作者：张红云南电力职工大学来源：更新日期：2007-3-19引言
我国水泥厂的余热发电，先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。和S0。等废弃物排放的优点。
本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0rga nic Rankine Cyck，简称()RC)纯低温余热发电技术。该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。
1.低沸点的有机物
在一个大气压下，水的沸点足100℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。
有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表2。水的沸点与压力之间对应关系见表3。
由表2和表3可见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。
2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用
0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。西藏羊八井地热电站，热水温度145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3一1．7／0．5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W，3000W／mi n，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，额定排汽压力为10kPa。双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利用地热水(水温75℃)发电，于1977年1 1月投入运行。
3 ORC纯低温余热发电在水泥工业的应用
我国水泥厂在利用ORC纯低温余热发电技术方面尚属空白。
1999年德国海德堡水泥集团在德国环境部支持下，利用世界银行贷款，由以色列奥玛特(ORMAT)公司设计，在德国的Lengfurt水泥厂3000t／d 的生产线上，建成了世界首座水泥厂ORC纯低温余热发电站。该发电站的特点是：余热热源来自熟料冷却机出口的废气，而窑尾预热器出门的废气用来烘干生料和煤，该系统的主要技术指标如表4所示。
据报道，白1999年投产以来，整套设备运行情况良好，发电站占地面积很少，汽轮机发电机现场实现无人操作，在水泥厂的中控室对电站进行控制。，投产以来电站的平均zfN>98％；单位熟料发电量可达10．5kWh ／t；其维修费用较低，每年约6800美元。从节电和环保角度来说，每年CO。减排量约7600t。
据以色列奥玛特(0RMAT)公司介绍，德国海德堡水泥集团正利用在Lengf urt水泥厂取得的经验，在印尼分公司新建的水泥生产线上建造新的ORC 纯低温余热发电站。
冷却机余热回收系统的OEC(奥玛特能量转换器Ormat Energy Converte r)的工艺过程址图1。
为了回收熟料冷却机废气中的余热，在电除4器后装设r常规的废热回收热交换器，热量传递型位于低压闭路循环中的导热油中。导热油的热量在蒸发器中传递给OEC中的有机工质(上E戊烷)。
正戊烷在蒸发器中蒸发，蒸气在汽轮机中膨胀做功，在窄冷的冷凝器中凝结成液态正戊烷，通过泵(60m。／h，27℃)送回蒸发器，完成循环。4有机朗肯循环(ORC)原理常规的水蒸气朗肯循环中，工质是水，由锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵组成，工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩4个过程，使热能不断转化为机械能。
当利用低温有机工质时，主要设备有：蒸发器、汽轮机、冷凝器和正戊烷循环泵对于低等及中等的焓热，ORC技术比常规的水蒸气朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热／潜热
比例不相等，ORC技术中此比例大。因此采用ORC技术比水蒸气循环会同收较多的热值。
上述的显热／潜热比例的不同，可以从图2所示的T—S图1看出
4一l过程：锅炉及过热器巾的等压加热过程，其中：(4—5)段，由未饱和水等压预热成饱和水；(5—6)段，再等压等温汽化为饱和蒸气；(6一1)段再等压加热成过热蒸气。
1—2过程：过热蒸气住汽轮机中的绝热膨胀过程，工质对外做功。
2—3过程：在冷凝器中的等压放热凝结过程。
3—4过程：水在给水泵内的绝热压缩过程，在T—S图上，3、4两点几乎重合。
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术 作者：来源：更新日期：2007-3-19 引言 我国水泥厂的余热发电，先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。和S0。等废弃物排放的优点。 本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0rga nic Rankine Cyck，简称()RC)纯低温余热发电技术。该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。 1.低沸点的有机物 在一个大气压下，水的沸点足100℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。 有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表2。水的沸点与压力之间对应关系见表3。
由表2和表3可见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。 2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用 0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。西藏羊八井地热电站，热水温度145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3一1．7／0．5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W，3000W／m in，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，额定排汽压力为10kPa。双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利
ORC低温余热发电设备项目投资测算报告表
ORC低温余热发电设备项目投资测算报告表 一、项目建设背景 从国际看，和平与发展的时代主题没有变，世界多极化、经济全 球化、文化多样化、社会信息化深入发展。新一轮科技革命和产业变 革蓄势待发，能源格局变化有利于缓解供给约束。全球治理体系深刻 变革，国际贸易投资规则体系加快重构。世界经济在深度调整中曲折 复苏、增长乏力，主要经济体走势分化。地缘政治关系复杂变化，传 统安全威胁和非传统安全威胁交织，外部环境不稳定不确定因素增多。 从国内看，经济长期向好基本面没有变，发展前景依然广阔。经 济发展进入新常态，四化同步发展，发展速度变化、结构优化、动力 转换特征愈加明显。全面深化改革、全面依法治国释放制度新红利， 将进一步激发市场活力。创新驱动战略加快实施，“中国制造2025”、“互联网+”等全面启动，新经济不断涌现。更加重视绿色发展、共享 发展，社会治理格局发生积极变化。同时，经济社会发展中不平衡、 不协调、不可持续问题依然.突出，传统增长动力减弱，结构矛盾比较 突出，保持经济平稳健康发展和社会和谐稳定面临不少困难挑战。 市场化改革、创新驱动战略、“中国制造2025”等深入推进，为 产业结构调整、激发民营经济活力提供了强劲新动力。新型城市化深
入推进，为构建都市区、提升品质魅力提供了巨大新空间。同时，制 约未来发展的问题和矛盾依然较多：一是转型发展新动力不足，实体 经济发展困难，迫切需要通过创新重构发展动力，通过参与国家开放 大战略增创引领优势；二是体制机制束缚比较明显，政府和市场、社 会关系尚未完全理顺，迫切需要加快改革，转变政府职能，优化营商 环境；三是资源环境制约加剧，长期积累的生态环境矛盾集中显现， 资源要素节约高效利用的倒逼机制尚未形成；四是民生改善任务艰巨，教育、医疗、社保、公共安全等公共服务供给存在短板，人口老龄化 愈发严峻。 有机朗肯循环（OrganicRankineCycle，简称ORC）是以低沸点有 机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉（或换热器）、透平、冷凝 器和工质泵四大部分组成。 朗肯循环发电系统可分为常规的水蒸气朗肯循环以及低温余热发 电两种。 常规的水蒸气朗肯循环中,工质是水蒸气,由四大设备：锅炉、汽 轮机、冷凝器和给水泵组成。工质在热力设备中不断进行等压加热、 绝热膨胀、等压放热和绝热压缩四个过程,使热能不断转化为机械能。
提高水泥纯低温余热发电量的方法与途径
生产技术 Technology 屈松记1 ，齐俊华2 （1.登封嵩基集团水泥公司，登封 452476；2.河南省建材工业协会，郑州 450008） 我国水泥产能的超常发展，导致水泥企业经济效益下滑，吨水泥利润低微、甚至为负数，主业不赚钱；而纯低温余热电站已成为水泥企业新的经济增长点，成为“救命”、致富之宝。一个5 000t/d生产线的余热电站，一年可为企业带来2 000～3 000万元的经济利益。因此，建设好余热电站、管理好余热电站已成为企业的中心工作。 1 余热电站热力系统方案选择 提高水泥纯低温余热发电站的发电能力首先要做好余热电站热力系统的方案选择。余热电站的核心是热力循环系统，当前较为成功、成熟的热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统等三种基本模式，以及由此而衍生的复合系统。 1.1 单压系统 单压系统是目前较普遍采用的热力系统。在该系统中，窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉生产相同或相近参数的主蒸汽，混合后进入汽轮机，主蒸汽在汽轮机内作功、在冷凝器凝结成水，经窑头锅炉加热后到热力除氧器除氧，由给水泵送入窑头余热锅炉加热，窑头余热锅炉生产的热水再为窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉供水，从而形成一个完整的热力循环。单压系统的主要特点是汽轮机只设置一个高压蒸汽进汽口。 1.2 闪蒸补汽系统 闪蒸系统应用热力学上的闪蒸原理，根据废气余热品质的不同而生产一定压力的主蒸汽和热水，主蒸汽进入汽轮机高压进汽口；热水则在闪蒸容器里产生出低压的饱和蒸汽，然后补入补汽式汽轮机专门设计的低压进汽口；主蒸汽及低压饱和蒸汽在汽轮机内一起作功，拖动发电机发电，低压蒸汽发生器内的饱和水进入除氧器与冷凝水一起经除氧后再由给水泵供给锅炉。 1.3 双压补汽系统 双压系统是根据废气余热品位的不同，分别生产较高压力和较低压力的两路蒸汽。余热锅炉生产较高压力的蒸汽后，烟气温度降低，依据低温烟气的品位，再生产低压蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机主进汽口；较低压力的蒸汽进入汽轮机的低压进汽口，一起推动汽轮机作功、发电；作功后的乏汽在冷凝器凝结成水后、经凝结水泵加压到除氧器除氧，再进入热力循环。 上述三种技术没有本质的区别，共同的特点：都是利用在窑头熟料冷却机中部增设抽废气口或直接利用冷却机尾部废气出口的400℃以下废气及窑尾预热器排出的300℃～350℃的废气余热；最重要的特点是采用0.69MPa～1.27MPa-280℃～340℃低压低温主蒸汽。区别仅在于：窑头熟料冷却机在生产0.69MPa～1.27MPa-280℃～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1MPa～0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产85℃～200℃的热水；汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机；复合闪蒸补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较远的情况，而双压补汽式适用于汽轮机房与冷却机距离较近的情况。 上述三个方案各有优缺点。技术上：单压方案简单，运转可靠，但余热开发、利用不完全；闪蒸和双压系统具有能源梯级开发利用优势，比单压系统技术更为先进，较单压系统多发电在8%~10%左右。一个5 000t/d生产线的余热电站，吨熟料如超发电1kWh，全年可为企业带来80～100万元的利润，故双压方案等更为合理，发展较快。 1.4 双压热力系统 这是目前较为常用的方案，该方案充分利用余热资源，设置两台不同参数余热锅炉，采用补汽凝汽式汽轮机，提高汽轮机内效率，提高吨熟料发电量。工艺流程介绍如下。 （1）在窑头设置双压余热锅炉，承担公共加热和生成低压蒸汽，同时生成部分高压蒸汽；采用立式自然循环，膜式受热面，带有两个汽包；烟气管路自上而下通过锅炉，先后经过锅炉内部的高压过热器、高压蒸发器、低压过热器、低压蒸发器和公共加热器；窑头余热锅炉前设置自然沉降除灰装置，锅炉传热管为螺旋翅片管。 （2）在窑尾设置生成高压蒸汽的窑尾余热锅炉，采 中图分类号：TQ172.625.9 文献标识码：B 文章编号：1671-8321（2015）06-0097-04
水泥窑第一代纯低温余热发电技术
水泥窑第一代纯低温余热发电技术 核心提示：第一代余热发电技术填补了我国水泥行业的空白，为我国发展这项技术奠定了基础并积累了宝贵的经验，相当于上世纪九十年代初的新型干法窑水平，投资、发电能力、运行的稳定性等都存在一定的问题。 一、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的定义及特征 1.水泥窑第一代纯低温余热发电技术：在不影响水泥熟料产量、质量，不降低水泥窑运转率，不改变水泥生产工艺流程、设备，不增加熟料电耗和热耗的前提下，采用0.69MPa～1.27MPa—280℃～340℃蒸汽将水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气余热、窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气余热转化为电能的技术。 第一代纯低温余热发电技术除上述定义外还同时具有如下两个或两个以上的特征： 1)冷却机仅设一个用于发电的抽废气口； 2)汽轮机主蒸汽温度不可调整，随水泥窑废气温度的变化而变化； 3)窑头余热锅炉、窑尾余热锅炉给水系统为串联系统； 4)采用额外消耗化学药品或电能的锅炉给水除氧系统。 二、水泥窑第一代纯低温余热发电技术的构成 1.技术要点 利用水泥窑窑尾预热器排出的350℃以下废气设置一台窑尾预热器余热锅炉（简称SP锅炉）、利用水泥窑窑头熟料冷却机排出的350℃以下废气设置一台熟料冷却机废气余热锅炉（简称AQC炉）、
为余热锅炉生产的蒸汽配置蒸汽轮机、发电系统主蒸汽参数为0.69～1.27MPa—280～340℃、每吨熟料余热发电能力为3140kJ/kg熟料——28～32kwh。 2.热力系统构成模式 水泥窑第一代余热发电技术热力系统构成模式主要有如下三种：其一：单压不补汽式中低温发电技术。 其二：复合闪蒸补汽中低温发电技术。 其三：多压补汽式中低温发电技术。 3.技术特点 上述三种模式没有本质的区别，共同的特点：其一、将窑头熟料冷却机排出的350℃总废气分为两个部分自冷却机中抽出，其中：在冷却中部设一个抽废气口抽出400℃以下废气，将这部分废气余热用于发电；在冷却机尾部设一个抽废气口抽出120℃以下废气，这部分废气直接排放。窑尾预热器排出的350℃以下废气余热首先用于满足水泥生产所需的原燃材料烘干，剩余的废气余热再用于发电。其二也是最重要的特点，发电主蒸汽参数均采用0.69～1.27MPa-280～340℃。而三种发电模式的区别仅在于： (1)窑头熟料冷却机在生产0.69～1.27MPa-280～340℃低压低温蒸汽的同时或同时再生产0.1～0.5MPa-饱和～160℃低压低温蒸汽、或同时再生产105～180℃的热水； (2)汽轮机采用补汽式或不补汽式汽轮机； (3)在相同废气参数条件下，如果以第一种模式发电能力为
低温余热发电系统设计方案
低温余热发电系统设计方案标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
低温余热发电系统设计方案 1. 需考虑的问题 低温余热发电系统的窑尾余热锅炉（SP炉）和篦冷机余热锅炉（AQC炉）串联于熟料生产线上，两锅炉阻力均小于1000Pa。设计时，必须考虑下列问题：(1)窑尾主排风机和窑头、窑尾电除尘器及其风机的能力是否适应增设窑尾余热锅炉和篦冷机余热锅炉的条件； (2) 原料磨的热风系统能否满足工艺要求； (3) 该两台锅炉系统的安装是否不破坏原生产厂房。 经对窑系统设计资料认真复核，确认增设两台锅炉系统后所涉及的上述设备能力可以满足要求，不须作任何改造；两台锅炉系统的布置可以不破坏原生产厂房；出窑尾锅炉废气被送至生料原系统作为烘干热源，经核算,只要控制出窑尾锅炉废气温度≥240℃～℃260就可满足入磨原料综合水份≤5%的烘干要求。 双压纯低温余热发电技术介绍 双压余热发电技术就是按照能量梯级利用的原理，在同一台余热锅炉中设置2个不同压力等级的汽水系统，分别进行汽水循环，产生高压和低压两种过热蒸汽；高压过热蒸汽作为主蒸汽、低压过热蒸汽作为补汽分别进入补汽凝汽式汽轮机，推动汽轮机做功发电，双压余热发电系统使能量得到合理利用，热回收效率高。 余热资源参数不同，余热锅炉的低压受热面与高压受热面有不同的布置方式。根据辽源金刚水泥厂窑头(AQC)和窑尾(SP)的余热特点和工艺要求，经过余热利用后，要使AQC余热锅炉排烟温度降到100℃左右。使窑尾SP余热锅炉排烟温度降低到220℃左右后进入原料磨烘干原料,其设置的双压余热发电系统简图如图1。
低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨
低温余热发电技术的特点和发展趋势探讨 发表时间：2017-10-20T12:40:02.167Z 来源：《电力设备》2017年第15期作者：杨腾飞王志钢李浩 [导读] 摘要：随着可持续发展战略的提出，工业生产中对中低温能源有效利用、低污染处理问题逐渐重视，特别是对煤炭资源及电力资源需求量巨大的水泥产业 （中国平煤神马集团平顶山朝川焦化有限公司河南省 467500） 摘要：随着可持续发展战略的提出，工业生产中对中低温能源有效利用、低污染处理问题逐渐重视，特别是对煤炭资源及电力资源需求量巨大的水泥产业，更是充分认识到余热处理的重要性，不断对余热发电技术进行探究。本文分析了低温余热发电技术的特点和发展趋势。 关键词：低温余热；发电技术特点；发展趋势 全球范围内能耗的升高和温室效应的加剧，对发展更高级的能量系统以提高能量利用率，并减少CO2排放提出了更迫切的要求。在工业生产中至少50%的热量以各种形式的余热被直接排放到大气中，不仅造成了能源浪费，而且对环境造成热污染。 一、低温余热发电技术的特点 1.含尘量较大。对于低温余热发电技术的具体运行环境来看，其含尘量一般而言是比较大的，这种较大的含尘量也就很可能会对于相应的发电锅炉运行产生一定的影响，甚至会导致其出现较为明显的磨损现象，在日常运行过程中也容易出现一些堵塞现象。在实际低温余热发电技术运行中，因为其工矿生产烟气的含尘量一般都比较大，进而也就很容易出现积灰问题，最终影响到相应系统的运行效果，必须要在具体的系统中恰当安装相应的除尘装置，避免因为粉尘的问题影响其运行效果。 2.腐蚀性效果明显。结合工矿企业中低温余热发电技术的应用来看，相应腐蚀性表现也是比较明显的，这种腐蚀性问题主要就是指含有低温余热的烟气因为其内部含有较多的杂质，进而也就很容易促使其表现出较为明显的腐蚀性效果，尤其是对于烟气中存在的大量SO2气体而言，其腐蚀性更是极为突出，进而也就需要引起相应管理人员的高度重视。在实际运行过程中，为了促使其能够更好避免腐蚀性威胁和影响，应该针对相应余热锅炉进行有效的防腐蚀处理，首先在受热面以及炉膛的材质选择上，促使其能够具备理想的耐腐蚀效果，在表面也应该通过合理的防腐蚀进行处理，保障其能够形成一层致密的保护膜，最终有效提升其整体应用实效性。 3.安装现场环境较为复杂。为了更好促使低温余热发电技术能够得到较好运用，还需要重点针对其相应的系统安装进行有效关注，尤其是对于相应系统中涉及到的各个设备，更是需要促使其能够在最为恰当的位置得到有效安装处理。但是从相应安装现场环境方面来看，其复杂性相对而言还是比较突出的，受到的限制比较多，这也就对于相应低温余热发电技术的设计应用提出了更高的要求，需要其能够进行有效统筹规划，确保低温余热发电技术能够得到较好运行，并且具备理想的运行效率。 二、发展趋势 1.纯低温余热发电技术的应用。结合纯低温余热发电技术的经济评价分析和水泥窖实例对纯低温余热发电技术的应用展开研究，假设所选水泥窖为熟料产量每天6000吨以上的干法窖，其废气产量为正常排放量的均值，就会发现在利用纯低温余热发电技术后，其窖尾废气余热达210摄氏度，冷却机废气达到360摄氏度，预热器达到330摄氏度，如果对三种余热共同发电就可以有900摄氏度的余热可供利用，熟料热耗单位消耗所放出的能量明显增多，为了提升热力循环系统的工作效率，在应用的过程中就要积极的应用多压系统，但在选取单压和双压方案时要以实际情况为准，当锅炉热平衡计算数值与锅炉结构计算所得数值基本吻合的情况下，锅炉自身能够完全吸收生产过程中产生的烟气的热量，这个时候采用投资费用相对较少的单压就可以满足要求，但当测量数值存在明显差异的情况下，证明废气余热不能完全利用，需要将余热传送到汽轮机补气部分，这时就要采用投资相对较高，设计结构较复杂的双压形式。除此之外在应用过程中的技术选择方面也有一定的影响，纯低温余热发电技术注重对余热的梯度利用，所以通常情况下要在窖头冷却剂处设置两个及两个以上的抽风口，并对窖头和窖尾的锅炉采用立式自然循环结构，实现自动余热传输；在此基础上在两者共用部分设置一个省煤器及一个再热器同样可以实现对余热重复有效利用的目的，由此可见，通过对纯低温余热发电技术准确全面的经济评价可以根据不同的水泥窖形式和实际情况对其余热进行针对性的重复再利用，通过对其结构组成、相关设备设置优化等提升余热发电利用效率，达到提升能源利用效率，保护环境的目的，经济评价为其实际应用提供了参考依据和研究方向，两者相辅相成。 2.除氧器。余热发电系统中，为了保证余热锅炉的给水水质要求，防止热力设备及其管道的腐蚀，必须除去在锅炉给水中的溶解氧和其他气体。目前除氧方法主要有化学除氧、热力除氧。化学除氧法只能除去水中的氧，但不能除去其他气体，且药品价格昂贵，后期运行费用上升，因此不为首选。热力除氧按工作压力分为真空除氧、大气式除氧以及高压除氧。从除氧要求的条件来看，除氧的效果与工作压力的关系并不大[7]。在工程上对除氧压力的选择主要决定于技术经济比较。目前在余热发电中用的比较多的是真空除氧和大气式除氧。大气式除氧器对进口水温要求较高，一般104℃，在余热发电系统中不设低压加热器，因此凝结泵出口水温度难以满足其工作要求，造成除氧效果不佳。如果在炉膛尾部再加设一级前置加热器来保证给水除氧效果，这便使锅炉受热面布置变得更加复杂化，且该加热器受到的低温腐蚀也会比较严重，造成设备检修更换周期短。但在双压系统中，用低压蒸汽给水除氧有利于汽轮机低压补汽参数的稳定而将因余热参数波动引起的低压蒸汽参数波动缓解于除氧过程，为解列热力系统创造了条件。 3.饱和蒸汽补汽汽轮机。余热蒸汽进汽参数不稳定、比容大、湿度大等特点，要求在汽轮机设计中考虑。进汽参数不稳定要求汽轮机的进汽调节系统必须能适应需设置压力调节器控制调节阀，当新蒸汽压力降低时，关小调节阀，防止由于余热锅炉的蒸发量不足，促使压力进一步降低，汽轮机通流末级产生鼓风。反之开大调节阀。同时余热发电用汽轮机为了快速启动，而且能够在滑压方式下运行，喷嘴配汽在空载和低负荷时只有部分进汽度，这种情况对汽机暖机不利，特别在快速启动时尤为明显，因此余热发电汽轮机采用节流配汽，不设调节级。汽机启动时靠调节阀控制转速，使发电机并网；正常运行时，调节阀全开，汽轮机处于滑压运行状态。此种进汽方式使汽轮机进汽部分始终处于均匀受热状态，这样就能满足在整个启动过程，及低负荷时能够保证汽机进汽均匀，以利于汽机快速启动，提高通流效率。在汽机主汽阀前设置旁路系统，主蒸汽通过减温减压阀，流人凝汽器。补汽由于压力低可直接排入凝汽器。从而减少由于汽轮机原因导致的整个工业系统的停机。此外在汽轮机的排汽方式上，单压汽轮机采用上排汽的方式，整个汽轮发电机组单层平台布置，使整个系统的布置简单，能有效的减少占地空间，减少设备投资。 本文在介绍低温余热发电的技术原理和特点基础上，探讨了余热发电的发展趋势。余热发电是工矿企业开展节能减排、降耗增效的有效措施，也是实现循环经济的必由之路。相信在我国的科研单位、高校、设计院、制造厂家、企业的共同努力下，余热发电事业的前景是
ORC有机朗肯循环试验台架技术方案
ORC有机朗肯循环试验台技术方案 一、简介 本技术方案目的为建设一套ORC有机朗肯循环发电实验机组，以导热油为导热介质。将实现以下实验功能： 1）系统完善稳定，利用热源，稳定发电，发电效率5～8%，约1000～1600W； 2）对冷媒的特性进行实验，测量不同温度下冷媒的饱和蒸汽压力； 3）不同工况下的发电效率，余热温度区域、冷媒流量、冷媒蒸汽温度、压力、过热程度。 4）不同冷端工况的发电效率，包括冷端温度、压力。 5）结合试验结果，探索ORC发电机组优化及工业化的方向。包括过热、再热、温度、压力等参数，效率估算，是否多级膨胀机等。 二、方案 本项目ORC发电实验机组系统主要包括： 1）冷媒泵； 2）导热油换热器； 3）膨胀机； 4）带储液功能冷却器； 5）发电机； 6）润滑油系统； 7）冷却系统； 8）管路系统； 9）测量系统； 10）控制系统； 2.1冷媒泵 冷媒泵采用隔膜计量。泵出口加脉动阻尼器，保证流量的稳定性。选配四氟隔膜，可防止冷媒对密封隔膜的润胀作用，造成泄露。 2.2导热油换热器 导热油换热器采用不锈钢板式换热器，换热效率高，占地面积小。 2.3膨胀机 膨胀机采用车用空调涡旋压缩机改装而成。该膨胀机配有电动离合器。
该膨胀机具有简易、稳定的特点。但是由于本身密封件的耐温限制，冷媒蒸汽温度不得超过140℃，稳定运行约110℃。这就限制了充分利用热源品质，提高发电效率的能力。 2.4壳管式冷却器（带储液功能） 冷却器采用壳管式换热器。 冷媒走壳程，采用垂直纵列管，保证冷媒汽液分离，以及液态冷媒能进行过冷，确保膨胀机出口冷端真空度等到保证。 冷却水走铜管内，法兰连接，气密性保证。与冷媒采用循环水换热，保证冷却。 2.5发电机 发电机采用市场上常用的发电机，与涡旋膨胀机的离合器转盘连接，采用皮带连接。 发电机产生的电负荷，采用红外线石英加热灯泡进行负载。通过功率计可以在线测量系统发电功率。 2.6润滑油系统 润滑油系统包括：储油罐、隔膜泵、油气分离器。 2.7管路系统 管路系统包括：冷媒主循环管路、润滑油管路。
纯低温余热发电系统
第十一章纯低温余热发电系统 11.1 发电规模 发电规模按5000t/d熟料生产线配套设计。 水泥生产线的窑头、窑尾会排放大量的废气，通常仅利用废气的余热来烘干原料，利用率很低，其余大量废气的余热不仅没有得到利用，而且还要对废气进行喷水降温，浪费水和电能。因此，利用余热发电技术回收这部分废气的热能，可以使水泥生产企业提高能源利用效率，降低成本，提高产品市场竞争力，降低污染物排放量。 综合考虑水泥熟料生产线的工艺流程、场地布置、供配电结构、供水设施等因素，利用生产线窑头、窑尾余热资源，可建设一条装机容量为9000KW的纯低温余热电站。 11.2 设计原则 1）余热电站在正常运行时应不影响原水泥生产线的正常生产； 2）充分利用窑头、窑尾排放的废气余热； 3）采用工艺成熟、技术先进的余热发电技术和装备； 4）余热电站尽可能与水泥生产线共用水、电、机修等公用设施； 5）贯彻执行有关国家和拟建厂当地的环境保护、劳动安全、消防设计的规范。 11.3 设计条件 1）余热条件 从更合理的利用窑头余热考虑，窑头篦冷机需要进行改造，在篦冷机的中部增加一个废气出口，改造后的窑头废气参数为：240000Nm3/h，360℃。此部分废气余热全部用于发电。 窑尾经五级预热器出口的废气参数为：312500Nm3/h，320℃。此部分废气经利用后的温度应保持在220℃左右，用于生料粉磨烘干。 2）建设场地 本工程包括：窑头AQC锅炉、窑尾SP锅炉、汽机房、化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房等车间。 各车间布置遵循以下原则：窑头AQC锅炉和沉降室布置在窑头
厂房旁边的空地上，窑尾SP锅炉布置在窑尾高温风机的上方，汽机房的布置靠近锅炉，化学水处理车间、冷却塔及循环水泵房尽量靠近汽机房。在布置有困难时可以适当调整，不能影响水泥生产线的布置。 AQC锅炉占地面积：14.2m×6.35m SP锅炉占地面积：22m×12m 汽机房占地面积：31m×20.4m 3）水源、给水排水 电站的用水有：软化水处理、锅炉给水、循环冷却水及其它生产系统消耗，消防用水，部分用水可循环使用。 11.4 电站工艺系统 1）余热电站流程 本方案拟采用纯低温余热发电技术，该技术不使用燃料来补燃，因此不对环境产生附加污染；是典型的资源综合利用工程。主蒸汽的压力和温度较低，运行的可靠性和安全性高，运行成本低，日常管理简单。 综合考虑目前水泥生产线窑头、窑尾的余热资源分布情况和水泥窑的运行状况，确定热力系统及装机方案如下： 系统主机包括两台余热锅炉、一套补汽式汽轮发电机组。 a．AQC余热锅炉：利用冷却机中部抽取的废气（中温端，～360℃），在生产线窑头设置AQC余热锅炉，余热锅炉分为高压蒸汽段、低压蒸汽段和热水段运行；高压蒸汽段生产 1.6MPa-350℃的过热蒸汽，进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组，低压蒸汽段生产0.15MPa-140℃的过热蒸汽，热水段生产的140℃热水后，作为AQC 余热锅炉蒸汽段及SP余热锅炉的给水，出AQC锅炉废气温度降至110℃。 b．SP余热锅炉：在窑尾设置SP余热锅炉，仅设置蒸汽段，生产 1.6MPa-305℃的过热蒸汽，进入蒸汽母管后通入汽轮发电机组，出SP余热锅炉废气温度降到220℃，供生料粉磨烘干使用。 c．汽轮发电机组：上述余热锅炉生产的蒸汽共可发电7.9MW，因此配置9MW补汽式汽轮机组一套。
高耗能行业中低温余热发电技术
高耗能行业中低温余热发电技术 朱亚东，徐 建，吕 进，于立军? （上海交通大学，上海 200240） 摘要：诸如钢铁、石油、化工、机械等高能耗行业存在着巨大的中低温余热资源，目前这部分余热资源的利用相当少，因此充分利用这部分余热资源是高耗能行业节能减排的重要内容和主要手段之一。基于有机朗肯循环的发电系统以热为输入，输出为电能，将低品位热能逆向转化成高品位电能。针对中低温有机朗肯循环的特点，对若干工质的干湿性、热效率及适用条件进行了研究，对于中低温余热有机朗肯循环发电系统的四种结构（基本型、回热型、抽气回热型、再热型）进行了优化研究。 关键词：有机朗肯循环；高耗能行业；余热 Power Generation Technology Using Mid-Low Temperature Waste Heat for High Energy Consumption Industry ZHU YaDong，XU Jian，Lv Jin，YU LiJun （Shanghai JiaoTong University，Shanghai 200240，China） Abstract: There is a great deal of mid-low temperature waste heat in high energy consumption industry such as steel, petroleum, chemical, mechanical and so on. Currently, this part of waste heat is hardly used, so taking full use of this part of waste heat is an important part and one of the primary means of energy saving for high energy consumption industry. Generation system based on ORC(Organic Rankine Cycle) with heat input and power output, reverses low-grade heat into high-grade electricity. For the characteristics of mid-low temperature ORC, a number of working fluids' wet and dry performance are researched. Four structures of the mid-low temperature waste heat ORC power generation system (basic ORC, regenerative ORC, exhaust regenerative ORC and reheat ORC)are researched. Keywords：organic rankine cycle(ORC)；high energy consumption industry；waste heat 作者简介：于立军：男，1969年8月生，教授，博士生导师。主要从事多相流流动和余热利用方向研究工作。作为项目负责人，已经完成2项国家自然科学基金项目；作为项目负责人完成上海拜耳、上海庄臣、海螺水泥、上海安靠等30多个工业企业的节能评估工作，积累了丰富的现场经验；作为主要科研人员，顺利完成上海市科委、日本中央电力研究以及松下公司所等多项科研任务，主要负责余热发电系统开发、发电系统数学建模、仿真等工作。近年来，在余热利用及两相流动等研究领域发表学术论文30篇。其中，有15篇论文被SCI收录，SCI 论文他引超过85次，有14篇论文被EI收录，获中国国家发明专利16项。E-mail：ljyu@https://www.360docs.net/doc/8913807314.html,
低温余热发电系统设计方案
低温余热发电系统设计方案 1. 需考虑的问题 低温余热发电系统的窑尾余热锅炉（SP炉）和篦冷机余热锅炉（AQC炉）串联于熟料生产线上，两锅炉阻力均小于1000Pa。设计时，必须考虑下列问题： (1)窑尾主排风机和窑头、窑尾电除尘器及其风机的能力是否适应增设窑尾余热锅炉和篦冷机余热锅炉的条件； (2) 原料磨的热风系统能否满足工艺要求； (3) 该两台锅炉系统的安装是否不破坏原生产厂房。 经对窑系统设计资料认真复核，确认增设两台锅炉系统后所涉及的上述设备能力可以满足要求，不须作任何改造；两台锅炉系统的布置可以不破坏原生产厂房；出窑尾锅炉废气被送至生料原系统作为烘干热源，经核算,只要控制出窑尾锅炉废气温度≥240℃～℃260就可满足入磨原料综合水份≤5%的烘干要求。 双压纯低温余热发电技术介绍 双压余热发电技术就是按照能量梯级利用的原理，在同一台余热锅炉中设置2个不同压力等级的汽水系统，分别进行汽水循环，产生高压和低压两种过热蒸汽；高压过热蒸汽作为主蒸汽、低压过热蒸汽作为补汽分别进入补汽凝汽式汽轮机，推动汽轮机做功发电，双压余热发电系统使能量得到合理利用，热回收效率高。 余热资源参数不同，余热锅炉的低压受热面与高压受热面有不同的布置方式。根据辽源金刚水泥厂窑头(AQC)和窑尾(SP)的余热特点和工艺要求，经过余热利用后，要使AQC余热锅炉排烟温度降到100℃左右。使窑尾SP余热锅炉排烟温度降低到220℃左右后进入原料磨烘干原料,其设置的双压余热发电系统简图如 图1。
双压余热发电系统与常规余热发电系统不同之处在于其窑头(AQC)余热锅炉增设了低压汽水系统，其汽轮机组在第四压力级之后增加了补汽口，并适当增大补汽口以后汽轮机通流部分面积。 采用双压系统的主要目的是为了提高系统循环效率。使低品位的热源充分利用，获得最大限度的发电功率，降低窑头(AQC)双压余热锅炉的排气温度；其次是双压系统的低压蒸汽是过热的，进入汽轮机后能保证汽轮机内的蒸汽最大湿度控制在14％以下，使汽轮机叶片工作在安全范围内，并提高机组的效率；同时低压蒸汽还可用于供热等其它需要热源的地方，提高运行灵活性。 双压余热发电系统简单灵活、成本低、热利用率高。由于在余热锅炉上增设了低压省煤器、低压蒸发器，并且增设了低压过热器，能够把更多的低温余热吸收利用，比单压系统多发电10%左右，并且必要时能够解列，维持单压系统正常运行。而对于能够增加发电量的闪蒸系统来说，需要增加闪蒸器、汽水分离器等设备；闪蒸器产生的是饱和蒸汽，在进入汽轮机做功后，易使汽轮机排汽干度不能满足汽轮机的要求。 1995年8月17日国家计委、原国家建材局与日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）签订了基本协议书，由中国安徽海螺集团宁国水泥厂与日本川崎重工株式会社实施。该项目1996年10月18日动工，199 5年2月8日并网发电一次成功。 水泥厂余热资源的特点是流量大、品位低。在宁国水泥厂4000t／d生产线上，预热器（PH）和冷却机（AQC）出口废气流量和温度分别为258550Nm3/h、340℃和306600Nm3/h、238℃，其中部分预热器废气用来烘干燃煤和原料。针对上述特点，热力系统采用减速式两点混气式汽轮机，利用参数较低的主蒸汽和闪蒸汽的饱和蒸汽发电；根据余热资源的工艺状况设置两台余热锅炉，保证能够充分利用余热资源；应用热水闪蒸技术，设置一台高压闪蒸器和一台低压闪蒸器，闪蒸出的饱和蒸汽混入汽轮机做功；对现有AQC 进行废气二次循环改造。由于PH出口废气还要用于烘干原料，因此未设省煤器，只设蒸发器和过热器。加强系统密封。系统采用先进的DCS集散控制系统进行操作控制，具有功能齐全、自动控制、操作简便等特点。 工艺流程图（见图） 此主题相关图片如下：
有机朗肯循环综述_伍淼
? 5 ? 有机朗肯循环综述 贵州大学 伍 淼 陈湘萍 【摘要】因能源问题与环境问题日益突出，能源与生产之间的矛盾加剧，已经制约了生产力的发展。为解决这一矛盾，有机朗肯循环 （Organic Rankine Cycle, ORC）技术越来越受到人们的重视，学者从各个方面对有机朗肯循环进行了大量的研究。文中简介了ORC系统的主要组成，工质的优选，膨胀机、工质泵、冷凝器的研究进展。【关键词】ORC系统简介；部件优选；工质；膨胀机 0 引言 随着社会的发展，人类对能源的依赖日益严重，煤、石油、天然气等不可再生能源的储备有限。我国也是能源消耗大国，为了达到节能减排减少环境污染和提高能源的利用率，加强对这些能源二次利用，多使用新型能源如（地热，太阳能，潮汐能等）来替代这些传统能源。在此背景下，有机朗肯循环技术回收中低品位能源越来越得到人们的关注。有机朗肯循环主要由膨胀机、冷凝管、工质泵、蒸发器、发电机等组成。首先液态的有机工质进入蒸发器，在蒸发器中进行热交换，工质由液态变为气态，再在膨胀机中膨胀做功带动发动机发电，膨胀做功后的乏气运送到冷凝管中进行冷却，使其由气态变为液态，由工质泵加压再次运输到蒸发器中，这样完 成一个循环，从而实现对余热的回收。基本的ORC 系统如图1。 图1 有机朗肯循环系统图 1 有机工质的优选研究 作为ORC 系统的能量载体，有机工质的选择是否与热源相匹配，和运行时的工况等都可能对系统的热回收的效率造成重大影响。有机工质的选择[1]应考虑如下因素：工质应尽量选择是无毒，不易燃，不易爆，其化学性质要稳定，在高温环境下不易分解，而且工质要求具有一定环保性，对大气臭氧层无破坏。在T-s 图中的饱和蒸汽线上，ds/dT 应接近零或大于零（等熵流体或干流体）湿流体不适合做工质，因为在不过热或者过热度很小的情况下，湿流体在膨胀做功后容易进入汽液两相去，产生冷凝液滴，等熵流体最适合作为ORC 工质。如图2。1.1 纯工质的研究 对单一工质的研究，国内外学者对工质的物性和不同热源环境下工质的选取做了大量研究。刘健等[2]以R123，R245fa 做为工 质，基于蒸发参数法进行优选，发现工质R123的热循环效率高于工质R245fa 。戴晓业等[3]对工质的热稳定性进行研究，总结归纳出了ORC 工质热稳定性在试验和理论两方面的研究成果。刘伟等[4]对余热资源的能级及其与ORC 工质的匹配进行了研究，用势分析法更能反映资源与工质的匹配特性，可作为选择工质的一种参考。李惟毅等[5]采用一种结合经济性和火用效率的综合评价指标对有机朗肯循环工质进行多目标优化。陈奇成等[6]针对573.15K 和523.15K 这两种中温热源的有机朗肯循环，选取八种有机工质分析，寻找系统最大的输出功率和最佳的运行参数。 图2 工质T-S图 1.2 混合工质的研究 ORC 系统除了使用单一的纯工质以外，还可以使用混合工质，在某一条件下混合工质相比纯工质有更优的系统性能，系统效率更高。王羽平等[7]把工质R601a/R600a 分别按照0.8/0.2,0.6/0.4,0.4/0.6的比例进行混合，获得了相应部件运行参数与系统的性能。倪渊等[8]研究了把R245fa 、R601a 以不同质量配比进行混合作为亚临界ORC 工质，利用热力学和经济学分析其性能。以地热能的深度利用[9]作为目标，采用窄点分析法，使用不同质量配比的二元非共沸的12种混合物做为亚临界ORC 工质，分析其系统性能。杨新乐等[10]以二元非共沸混合物R245fa 、R152a 为工质，分析比较不同热源温度下，在有/无分流闪蒸的两个系统中，工质配比对系统热性能的影响。 2 膨胀机 膨胀机是有机朗肯循环的核心部件，直接影响到性能和效率。膨胀机分为两种，速度型和容积型。速度型膨胀机根据工质在工作轮中的流向又可分为径流式，径-轴流式，轴流式。容积式膨胀机包括螺杆膨胀机，涡轮膨胀机，转子膨胀机，活塞膨胀机等。由于速度型膨胀机的结构特点，当功率越低时，它的转速会越高，每分钟甚至会达到十几万转，这一特性迫使速度型膨胀机不适合小型的ORC 系统，通常用于大型的有机朗肯循环系统。容积式膨胀机是通过改变容积从而得到膨胀比和焓降，适用于一些流量较小和大膨胀 基金项目资助：贵州省自然科学基金（中低品位热源梯级能源利用关键技术研究，黔科合J字【2015】2034号）。 DOI:10.19353/https://www.360docs.net/doc/8913807314.html,ki.dzsj.2017.17.001
低温余热发电技术项目建议书
低温余热回收利用技术 项目建议书 中国科学院 中北国技(北京)科技有限公司
目录 一、技术概况 (3) 二、技术特点 (3) 三、工程建设规模及收益 (4) 四、技术适用方向 (4) 五、技术应用情况 (6) 六、案例介绍 (6) 七、合作模式 (7)
一、技术概况 纯低温余热回收发电项目是利用100℃以上工业余热产生的低品位蒸汽，来推动专门设计的低参数的汽轮机组做功发电。与大中型的火力发电不同，低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。该技术利用余热而不直接消耗原煤、原油、原气，不仅不对环境产生任何破坏和污染，反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。该技术针对各种不同参数低温余热的回收采取不同技术和措施，针对钢铁工业的低温余热（低品位）主要采用带蓄能器饱和蒸汽发电方案和带蓄能器过热蒸汽发电方案两种。统计数据表明，一个年产钢铁500万吨的企业，全年利用低温余热可发电约2亿度，可为企业增收8000万元。 低温余热发电技术是一项国家积极鼓励、大力推广的节能技术，具有极佳的社会和经济效益。它已越来越受到人们的高度重视，从我国能源局编制的《2010热电联产发展规划及2020年远景目标》可以看出中国余热发电的春天就要到了。而且国家规定，对于容量大于1000千瓦的余热电站，实行无条件上网并给予优惠上网电价。这些措施的出台为我国低温余热发电技术的广泛应用创造了有利条件。 二、技术特点 1、低温余热发电技术无需补燃锅炉，系统简单，运行方便，不消耗任何燃料。 2、利用先进的专利和专有技术，比采用其他同类技术年余热发电量提 高约30%。 3、根据所利用的余热情况设计专用的发电系统及专用的余热发电设备，而 不是套用标准的火力发电设备，这样保证了余热电站的高效率。目前可以达到效率水平：
ORC低温余热发电技术
基于有机朗肯循环的ORC低温余热发电技术伴随国际能源价格持续上涨，及对可再生能源、清洁能源的呼声日益升高，有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle简称ORC)低温发电技术在国际电力工业市场已经成为一个异军突起的黑马。 典型的蒸汽动力发电系统，其工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环，包括以下四个热力学过程： 第一步：定压吸热过程， 第二步：绝热膨胀过程， 第三步：定压放热过程， 第四步：绝热加压过程。 该热力循环理论是由19世纪苏格兰工程师W.J.M.Rankine提出，为纪念其取得的成就，蒸汽动力装置的基本循环亦称为为朗肯循环(Rankine Cycle)。有机工质朗肯循环专指以低沸点(蒸发温度38度，正戊烷)氟碳氢化合物为循环工质的热力系统，ORC低温发电技术就是基于这一工作过程的发电系统，也称有机工质朗肯循环发电。ORC低温发电技术，这里低温泛指的温度小于150度但大于90度的热源，其低温热源是工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等清洁能源，技术突破点在于研究更低的热源温度以驱动透平做功发电，以适应更多的工况条件。尽管发电效率低于传统火电，但由于使用的是清洁能源及工业过程中被废弃的低品质余热，因此在国际能源市场发展迅速。 常规的化石燃料发电技术(火力发电)，即利用煤炭、重油或天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气冲转汽轮机驱动发电机来发电。这个系统中的循环工质是除盐水，由于水的物理性质(一个大气压，100度蒸发)，因此传统电力工业追求的是更高的温度计压力，以提高发电效率，如：超临界、超超临界等。但是提高发电效率的同时，也带来了环境污染、粉尘、气候变化等负面因素。因此在低温发电领域，ORC与传统的发电技术相比，具备以下几个优势： 1)有机工质具有良好的热力学性质，低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。
有机朗肯循环实验
动力工程学院本科生创新实验报告 题目：有机朗肯循环：废热余热利用 关于有机朗肯循环系统性能测试实验 学 号：2009XXXX 班 级：热能与动力工程X 班 姓 名：XX 教 师：XXX 动力工程学院中心实验室 2013年1月 实验名称： 试实验
注意： 1.实验成绩按照百分制给出。 2.教师评定成绩根据实际情况时要有区分度。 3.本页由指导教师填写。
报告内容 1.实验背景 能源是推动人类社会发展的动力，随着煤炭、石油、天然气等化石能源消耗量的不断攀升，以及能源消耗带来的环境负担（如二氧化碳排放、酸雨等），能源和环境问题已成为全世界共同关注的重大问题。能源利用形式不仅要讲究环境友好型，而且能源利用效率也要讲究高效型。经过人类的不断研究，高温热源利用技术已经相对成熟，为了更好地缓解能源压力，人类开始对新能源进行探索，同时也开始对低品位能源利用技术进行研究。因此，各种能源利用形式开始出现：太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、工业废热等。 因此，对低品位能源（如工业废热）形式的利用，人类开始有机朗肯循环技术进行探索。本实验对于有机朗肯循环系统利用废热进行了简单介绍及其性能进行实验研究。 2.研究进展 有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是以有机物代替水作为工质，回收低品位热能的朗肯动力循环。有机物朗肯循环的研究最早始于1924年，有人以二苯醚作为ORC工作介质进行了研究。1966年有学者撰文指出可应用有机朗肯循环回收低品位的热能，一时之间以氟利昂为工质回收低品位热能的朗肯循环引起了各国学者的广泛关注。Curran H M J，Badr O J，Giampaolo G 等人在有机朗肯循环的设计、运行及工质选择等方面开展了较深入的研究工作。我国自20世纪80年代开始对有机朗肯循环进行研究，分析了有机朗肯循环的热力系统及效率，论证了有机朗肯循环中工质的选择与循环参数的确定及对八种常用的氟里昂的动力粘度在100～450K范围内求出拟合公式。 1997-2001 年期间台湾义守大学Hung T C等人进行了深入的研究，采用苯、甲苯、对二甲苯、R113和R123等五种工质的有机朗肯循环分析表明：采用对二甲苯工质的循环热效率最高，而以苯为工质的热效率最低。 2001年意大利巴里理工大学Maizza等人报道了l1种常见的氟利昂类单质及9种混合制冷剂的热物理性质，并在蒸发温度为80～110℃，冷凝温度为35～60℃时，对它们在有机朗肯循环系统中的效率进行计算，计算结果显示单质中R123、R12g，混合物中R401C效率最优。 2007年波兰学者Borsukiewicz—Gozdur等人对地热水温在35～110℃的地热有机朗肯循环机组也进行了研究，得出以下结论：当工质的临界温度与最高水温接近时，使用该工质的系统效率较高；使用丙烯和R245fa作为工质时系统效率较高，在水温为100℃时分别为14．6％和14．1％。