ORC低温余热发电系统

   朗肯循环中,工质是水蒸气、90℃以上的热水、300摄氏度以上的烟气等,由四大设备:锅炉（或换热器）、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。当利用低温有机工质(如上述的戊烷)作为循环的工质时,主要设备有:蒸发器、汽轮机、冷凝器和循环泵等。

对于低及中等的焓热,ORC技术与常规的水蒸气朗肯循环相比有很多优点,主要体现在回收显热方面有较高的效率,由于循环中显热/潜热不相等,而ORC技术中此比例大。因此采用ORC技术可回收较多的热量。

工作过程

4- 1过程:锅炉及过热器中的等压加热过程,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汽;(6- 1)段再等压加热成过热蒸汽。

1- 2过程:过热蒸汽在汽轮机中的绝热膨胀过程,工质对外作功。

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。

特点

(1)对较低温度热源的利用有更高的效率。

(2)戊烷比水蒸气密度大,比容小,因此所需汽轮机的尺寸(特别是减小汽轮机末级叶片的高度)、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。

(3)与水蒸气不同,戊烷在膨胀作功过程中,从高压到低压始终保持干燥状态,这就消除了形成湿气以及当高速小水滴冲击汽轮机时,产生腐蚀损坏的可能性。所以,ORC能比水蒸气汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动,不需要装过热器。

(4)在缺水地区,优先使用空气冷却的冷凝器。ORC电厂使用的空冷冷凝器要比水蒸气电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多。

(5)与水蒸气相比,由于有机工质的声速低,在低叶片速度时,能获得有利的空气动力配合,在50Hz时能产生较高的汽轮机效率,不需要装齿轮箱。

(6)有机工质冷凝压力高,整个系统在接近和稍高于大气压力的情况下工作,使得有机工质的漏失现象大为降低。

(7)有机工质凝固点很低(低于- 73℃),这就允许它在较低温度下仍能释放出能量。这样做,在寒冷天气可增加出力,冷凝器也不需要增加防冻设施。

应用领域

ORC技术不仅用于石油化工、化工余热、烟气处理、水泥工厂的余热发电厂等

Ø  低沸点工质透平设计

Ø  发电系统设计

Ø  余热换热器设计

Ø  辅助、成套设备的设计

  利用中低温下能产生高压气体的介质（有机工质、沸点较低）作为工质，在中低温下蒸发产生的高压气体去驱动透平的循环。它由余热锅炉换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。余热流体在换热器中放热给有机工质，工质由于吸热而成蒸气。这种蒸气通过透平膨胀作功，从而带动发电机发电或拖动其它转动机械。从透平排出的蒸气在冷凝器中向冷却水放出热量而凝结成液体，借助工质泵重新泵回换热器，如此不断循环就能发电或产生动力。