随着全球性的能源紧缺和环境问题日益严重,通过充分利用可再生能源和工业余热资源,从而提高能源利用效率是缓解能源和环境问题的重要方式.有机朗肯循环(ORC)是更有应用前景的低品位热能发电技术之一.本文针对ORC系统建立了结构参数和系统操作参数同步优化的换热设备多目标优化模型,采用R245fa为工质和板式换热器,以效率更大和比投资成本更小为目标函数.首先分析了单个变量(蒸发压力,冷凝压力,过热度,蒸发器板间距,冷凝器板间距)对系统性能的影响,然后选取了系统的运行参数(蒸发压蒸发压力,冷凝压力,过热度)和换热器的结构参数(蒸发器和冷凝器的板长,板宽,板间距)九个参数为决策变量,利用遗传算法进行ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化,获得多目标优化的Pareto更优前沿及对应的更优系统运行参数和更佳换热器结构参数组合。ORC发电技术市场潜力大。西安低温orc发电
目前化工行业现有生产工艺中有多处工艺介质气(温度约90~160℃)通过水冷方式进行冷却,不但造成低品位热能资源的浪费,循环冷却水系统自身还要消耗大量的电能和水资源。虽然有些工艺流程实现了高温介质对低温介质的加热来优化化工生产过程中的管网匹配工艺,但高温介质和低温介质间往往存在较大的温度差,造成热能的损失和浪费。有机朗肯循环技术可实现对化工过程中工艺流体余热的回收利用,回收过程中有机朗肯循环介质与冷热流体实现热量交换,有效回收利用工艺介质气冷却过程中排放的低温热能。南宁热水或热流体ORC低温发电机组有机朗肯循环发电,可用于生物质发电。
根据包钢薄板厂宽厚板2号加热炉的高温烟气参数,采用多级轴流ORC透平发电机组对该加热炉的高温烟气热能进行回收发电,机组发电工艺为:高温烟气与热水换热,再将热水引入蒸发器与有机工质R245fa换热,产生R245fa蒸汽推动ORC膨胀机膨胀做功并带动发电机发电,膨胀机膨胀后的乏汽进入蒸发式冷凝器冷凝成液态,经工质泵进入预热器预热后进入蒸发器再次蒸发成气态。该机组采用高效轴流反动式透平膨胀机和同步发电机,整个机组采用集散设计,透平膨胀机的设计技术较成熟,单机能实现小功率到大功率的任意设计。
有机朗肯循环(ORC)在中低温热能回收领域有着普遍的应用,但在中低温范围内很多热源工况存在较强的波动,如太阳热能,工业或内燃机烟气余热等。ORC系统在变工况热源驱动下可能会产生如下问题:系统吸热过多导致系统内温度、压力过高,工质裂解;系统吸热不足而导致膨胀机液击,系统无法正常运行。因此,研究ORC系统在变工况热源下的动态运行情况变得十分重要。以ORC系统在变工况热源下的动态特性为主要研究对象,采用实验研究与仿真模拟相结合的研究方法。ORC技术不但用于水泥工厂的余热发电厂,也用于其他工业。
研究了不同热源温度下ORC系统的变工况性能,分析了不同热源温度下固定透平效率与动态透平效率下ORC系统的性能。得出如下结论:透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大,在不同运行参数及不同工质条件下,透平效率差异较大,更大可达0.151。采用动态透平效率后,系统净输出功增加趋势减缓,且工质排序发生了改变。在给定热源条件下,选取不同的透平效率,更优工质及更佳运行参数也不同。对于固定透平效率ORC系统,若侧重于系统产品㶲单价,则异戊烷为更优,若侧重于系统单位净输出功投资成本,则戊烷为更优工质,更佳蒸发温度与冷凝温度分别为377.10K和323.70K。而对于动态透平ORC系统而言,戊烷为更优工质,更佳蒸发温度与冷凝温度则分别为374.05K和324.34K。有机朗肯循环发电技术降低了制造成本。西安低温orc发电
有机朗肯循环发电技术系统构成简单。西安低温orc发电
ORC系统的蒸发温度应该控制在70-11℃,并且系统的净输出功存在极大值,综合分析工质对环境影响潜能值,使用R600a工质比较有效,根据蒸发温度为100℃设计,ORC系统可以获得385kW的发电功率,全年可以节约950吨标煤,并减少2250吨二氧化碳,以及降低氮氧化物的排放,有非常好的节能减排效果。垃圾焚烧低温余热发电的系统设计中,设计人员应该了解不同工质的属性,并根据系统的要求正确选择工质;有工质的蒸发温度,对发电功率、发电效率和排烟温度有明显影响,工质选择时应予以综合考虑。西安低温orc发电