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、汽輪機內效率(改進設計)。在相同的蒸發溫度與蒸發壓力下,系統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,從而使得循環溫差增大,從而使得系統熱效率增大。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。這是因為工質飽和溫度與飽和壓力是一一對應的,降低冷凝壓力勢必會導致冷凝器中的飽和溫度降低,而飽和溫度需要高于環境溫度,才能保證系統的正常運行;其次,為了防止管路產生負壓、滲入雜質系統管路中的壓力一般高于環境壓力,確保系統穩定運行。一般ORC發電系統選擇使用異步電機。山西100kwORC低溫發電機
有機朗肯循環(ORCs)特別適用于回收低品位熱源的能量。本文描述了一個用于從流量和溫度可變的余熱源中回收能量的小型ORC。傳統的靜態模型無法預測在變化的熱源下循環的瞬態行為,而這種能力對于在部分負荷運行和啟動和停止過程中模擬適當的循環控制策略是必不可少的。因此,提出了一個ORC的動態模型,特別關注熱交換器的時變性能,其他部件的動態是次要的。提出并比較了三種不同的控制策略。仿真結果表明,基于各種工況下循環穩態優化的模型預測控制策略效果更好。山西100kwORC低溫發電機在ORC發電系統中換熱器類型的選用對機組效率與經濟技術性影響較大。
ORC發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,帶動發電機產生電能,發電裝置的循環系統由換熱器、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,再經機泵升壓,完成一個循環。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電。
根據包鋼薄板廠寬厚板2號加熱爐的高溫煙氣參數,采用多級軸流ORC透平發電機組對該加熱爐的高溫煙氣熱能進行回收發電,機組發電工藝為:高溫煙氣與熱水換熱,再將熱水引入蒸發器與有機工質R245fa換熱,產生R245fa蒸汽推動ORC膨脹機膨脹做功并帶動發電機發電,膨脹機膨脹后的乏汽進入蒸發式冷凝器冷凝成液態,經工質泵進入預熱器預熱后進入蒸發器再次蒸發成氣態。該機組采用高效軸流反動式透平膨脹機和同步發電機,整個機組采用集散設計,透平膨脹機的設計技術較成熟,單機能實現小功率到大功率的任意設計。有機朗肯循環發電,利用低沸點有機物作為工質的朗肯循環的發電技術。
有機朗肯循環是一種新型環保型的發電技術,由蒸發器、膨脹機、冷凝器和工質泵組成,如下圖所示。有機朗肯循環的工質是低沸點、高蒸汽壓的有機工質,工質在蒸發器中從低溫熱源中吸收熱量產生有機蒸氣,進而推動膨脹機旋轉,帶動發電機發電,在膨脹機做完功的乏氣進入冷凝器中重新冷卻為液體,由工質泵打入蒸發器,完成一個循環。它可利用的低品位能主要有:工業余熱、地熱、太陽能、生物質能、液化天然氣的冷能回收。有機朗肯循環發電技術與常規水蒸汽朗肯循環發電技術相比,具有如下優點:效率高,系統構成簡單;不需設置真空維持系統;通流面積較小,透平尺寸小;使用干流體時,余熱鍋爐中不必設置過熱段,工質蒸汽直接以飽和氣體進透平膨脹做功;可實現遠程控制,運行成本很低;單機容量范圍廣;系統部件、設備可實現標準模塊化生產,降低了制造成本。ORC發電技術市場潛力大。山西100kwORC低溫發電機
ORC采用新型工質的有機朗肯循環對環境友好等特點。山西100kwORC低溫發電機
溫度參數對有機朗肯循環系統的影響研究: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(OrganicRankineCycle,ORC)進行回收利用。選用R134a、R245fa和R601a三種有機工質,根據有機朗肯循環的理論基礎,建立熱力學模型,并考慮溫度參數對有機朗肯循環系統的影響。研究發現:有機朗肯循環系統在更佳蒸發溫度時,循環凈輸出功更大,平準化發電成本更小;系統還存在更佳冷凝溫度使得凈輸出功和熱效率更大,平準化發電成本更小的現象;工質的過熱度、過冷度對循環熱效率和平準化發電成本沒有明顯的影響,反而會減小循環的凈輸出功。綜合凈輸出功、熱效率以及平準化發電成本,R245fa是更適宜用于低溫余熱回收有機朗肯循環系統的有機工質。該研究可為低溫余熱的回收利用提供一定的理論基礎。山西100kwORC低溫發電機
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