工作運行參數對朗肯循環效率的影響:在朗肯循環中,表征朗肯循環特性的循環特性參數分別為從蒸發器輸出的過熱蒸汽的狀態所確定的蒸發壓力和蒸發溫度以及冷凝器中冷凝狀態所確定的冷凝壓力。在蒸發與冷凝壓力一定時,提高工質的蒸發器出口溫度可使系統熱效率增大。這是由于當蒸發溫度由1提高到1點時,平均吸熱溫度隨之提高,使得循環溫差增大,從而提高循環熱效率。另外,循環工質在膨脹終點的干度隨著蒸發溫度的提高而增大,而干度的增大有利于提高膨脹機械的性能,并延長其使用壽命。國內ORC低溫余熱發電技術發展空間很大,仍有多項關鍵技術需要解決。廣州中低溫煙氣ORC低溫發電機
有機朗肯循環技術優勢:有機朗肯循環發電技術可實現對各種形態的工業余熱的回收,適應煙氣、熱水、乏汽等余熱資源。針對低溫有機工質特性,螺桿膨脹機的多適應性和自清潔性可適應不同的余熱條件。同時有機朗肯循環系統構造簡單,制作方便,可實現自動并網及下網,利用低品質余熱產生高品位電力,并入企業電網節省等量的生產用電,變廢熱為資源。與高壓水蒸汽直接作為工質參與發電過程的常規單循環過程相比,有機朗肯循環系統具有其獨特的優越性。有機工質在閉合回路中工作,只起到傳遞熱量的作用,工質的物性不會變化。廣州中低溫煙氣ORC低溫發電機ORC電廠使用的空冷冷凝器要比水蒸氣電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多。
動態透平效率對有機朗肯循環系統性能的影響:向心透平效率隨運行參數的變化及工質種類的不同有較大差別,引入向心透平一維分析模型來計算透平效率,分析蒸發溫度與冷凝溫度對透平效率的影響,比較固定透平效率與動態透平效率有機朗肯循環(ORC)系統的熱力性能與經濟性能。采用非支配解排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)優化ORC系統篩選出更優工質,確定更佳蒸發溫度與冷凝溫度。同時比較了不同熱源溫度下固定透平效率和動態透平效率ORC系統的更佳運行參數,分析了透平效率隨熱源溫度的變化。
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的工作壓力對密封要求低。
有機朗肯循環優勢:(1)效率高,系統構成簡單,不需要設置除氧、除鹽、排污及疏放水設施;凝結器里一般處于略高于環境大氣壓力的正壓,不需設置真空維持系統。(2)透平進排氣壓力高,所需通流面積較小,透平尺寸小。(3)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。(4)可實現遠程控制,無人值守,需要極少的運行、維修人員,運行成本很低。(5)單機容量可從幾千瓦到數千千瓦。(6)系統部件、設備可實現標準模塊化生產,能縮短安裝周期,降低了制造成本。(7)適用于溫度高于70℃以上的低溫余熱源。有機朗肯循環發電技術不需設置真空維持系統。廣州中低溫煙氣ORC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。廣州中低溫煙氣ORC低溫發電機
隨著全球性的能源緊缺和環境問題日益嚴重,通過充分利用可再生能源和工業余熱資源,從而提高能源利用效率是緩解能源和環境問題的重要方式.有機朗肯循環(ORC)是更有應用前景的低品位熱能發電技術之一.本文針對ORC系統建立了結構參數和系統操作參數同步優化的換熱設備多目標優化模型,采用R245fa為工質和板式換熱器,以效率更大和比投資成本更小為目標函數.首先分析了單個變量(蒸發壓力,冷凝壓力,過熱度,蒸發器板間距,冷凝器板間距)對系統性能的影響,然后選取了系統的運行參數(蒸發壓蒸發壓力,冷凝壓力,過熱度)和換熱器的結構參數(蒸發器和冷凝器的板長,板寬,板間距)九個參數為決策變量,利用遺傳算法進行ORC換熱設備結構與操作參數多目標同步優化,獲得多目標優化的Pareto更優前沿及對應的更優系統運行參數和更佳換熱器結構參數組合。廣州中低溫煙氣ORC低溫發電機
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