目前更有前途的余热回收技术方向,是将余热转化为电能。然而,现有的技术通常基于有机朗肯循环(ORC)——类似于蒸汽循环,但使用的是不同的流体,而不是水——通常热力性能相对较差,且成本较高。在传统的ORC系统中,动力是由涡轮产生的,涡轮被设计成完全与气态流体一起工作。这样做是为了避免液滴的存在,侵蚀损坏涡轮机。然而,之前的研究表明,两相流体(即液体和蒸汽的组合)的进入可以提高这些系统的功率输出。新研究模拟确定,对于高达250摄氏度的废热,引入两相膨胀系统可以比传统的单相系统多产生28%的电力。ORC余热发电技术具有明显的社会和经济效益。四川ORC发电类型
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套组成。ORC的工作原理如下:ORC循环中,工质的作用是将热源的热值提取出来,将温度转化为压力、动力、从而实现低温热源的动力输出。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量,生成具一定压力和温度的蒸汽,蒸汽进入透平机械膨胀做功,从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热,凝结成液态,之后借助工质泵重新回到换热器,如此不断地循环下去。四川ORC发电类型有机朗肯循环发电技术单机容量范围广。
ORC的有优点:1.采用低温有机朗肯循环冷能发电装置具有操作简便、灵活性高、占地小、易于维护的优点,虽发电效率较低,但投资小,接收站可操作性强,具备良好的工程化推广价值。2.海水入口温度对冷能发电装置影响明显,在其他条件均相同的情况下,海水入口温度为重现期2a极端更高水温29.9℃时,与贫气海水均温(18.8℃)工况相比,装置发电效率提高了20%。因此,我国南方地区LNG接收站尤其适合采用低温有机朗肯循环冷能发电系统。3.在其他条件均相同的情况下,富气情况下的发电效率较贫气情况降低约25%。
ORC发电的原理是以沸点远低于水的有机物质(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])为工质,有机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,带动发电机产生电能,发电装置的循环系统由换热器、汽轮机、冷凝器和给水泵组成[9]。ORC的具体过程为:机泵送来的有机工质在换热器中经低温余热加热后成为过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮机,将热能转化为机械能,过热蒸汽释放出热能后温度、压力均降低,成为乏汽,由冷凝器冷凝为液态,再经机泵升压,完成一个循环。因为有机工质的常压沸点远低于水的常压沸点(100℃),使得该有机工质在较低温度下就可以汽化,因此可以充分利用低温余热作为热源进行发电。ORC发电机组的装机容量和对电网的功率较大。
工质选择的基本原则:ORC发电系统的工质选择十分重要,选择过程中应该充分考虑工质的经济性、安全性和技术性。工质必须具有较低的临界温度和临界压力,较低的蒸汽过热要求并且粘度较低,以及较小的体积比,工质应具有适当的热稳定极限,和发动机材料、润滑油都具有较好的相容性。除性能要求外,工质也要满足环保的要求,而且要控制工质的毒性和满足化学稳定性要求,在经济性上也要足够低廉,并且输送储存都比较方便。选择工质时,更重要的在于工质的热力学性能,将会决定设备的尺寸、稳定性、环保水平很经济性。在ORC发电系统中换热器类型的选用对机组效率与经济技术性影响较大。四川ORC发电类型
有机朗肯循环发电,可用于生物质发电。四川ORC发电类型
利用有机朗肯循环(ORC)将热能转化为机械能是一种利用低品位热能的有效手段。ORC系统的典型设计过程通常包括:工质选择、循环结构的选择、运行参数的优化、部件选型和尺寸设计,这是一个非常耗时且高度依赖于设计人员经验的过程,在大多数情况下很难实现更优设计。近年来,人工智能这种新兴的技术被工程界普遍采用,用于解决传统手段难以解决的问题。在能源系统的设计中,研究人员也在尝试利用这种新工具去解决ORC系统设计中的难点问题。目前,有关人工智能辅助ORC系统设计的研究比较零散,大多数工作仍属于尝试性的工作,不能为后续研究提供很好的指导。因此,本文对人工智能技术在ORC系统设计中的较新进展进行了文献综述,旨在厘清人工智能技术在ORC系统设计中的研究领域,并为人工智能技术更好地辅助ORC系统设计提供指导。四川ORC发电类型