ORC余热发电系统结构本身的优势:可选取与有机工质氟利昂不相溶解且不会发生化学反应的导热油,采用油与有机工质氟利昂直接接触热交换的方法,可进一步提高换热效率。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。ORC发电系统与传统低温余热发电系统的根本区别在于采用有机工质,所以工质特性将主导整个发电系统的结构及效率。国内外都对有机工质对于ORC系统的影响有研究,相比而言国内单单是起步阶段。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。北京220kwORC低温发电机
在ORC低温余热发电系统中,有机工质的研究和选择是更重要的内容之一,因为有机工质的物理性质对热源的回收效率起着决定性的作用,并对系统组件的设计难度有重要影响。例如,工质的冷凝压力高,会导致密封系统设计难度高。由于ORC系统回收的是低温余热,为了使工作介质在较低温度下汽化,应采用沸点较低的有机工作介质。同时,低沸点有机工作介质还应具有以下理想特性:低临界压力和临界温度,良好的干湿性能,低粘度,低表面张力,高循环效率,较高的安全性和环境友好性。北京220kwORC低温发电机有机朗肯循环发电技术不需设置真空维持系统。
ORC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一点,比容也是比较小的,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。
烟气余热利用ORC系统:余热锅炉排出的烟气经脱酸、除尘等净化处理后,烟气温度在150℃左右,低温余热仍可进一步利用。在烟气低温余热利用ORC系统中,利用有机工质进行朗肯循环,其系统配置如图1所示,有机工质在蒸发器内定压吸热,然后在膨胀机内绝热做功,乏汽在冷凝器中定压放热,之后在工质泵内进行绝热压缩,再回到原来的动力循环过程。使用有机工质可以比较好地利用低温余热,提升系统的能源利用效率,并降低二氧化碳排放,系统的热源利用效率会有比较大的提升,从而充分带动系统发电,让系统的热能转变为电能,乏汽可以凝结为液态达到回收能源的目的。有机朗肯循环系统以其良好的机动性等优点。
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。有机朗肯循环发电技术运行成本很低。河北中低温烟气ORC低温发电机组
ORC技术与常规的水蒸气朗肯循环相比有很多优点。北京220kwORC低温发电机
在世界范围内,超过九成的电能产生都通过以水和水蒸气为循环工质的朗肯循环产生,其主要包括定压吸热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩等四个过程。当热源温度低于370℃时,例如余热及地热等,以水为工质的传统朗肯循环已经不能对其进行有效的利用。在这种背景下,有机朗肯循环逐渐受到研究者的重视。有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,ORC)采用低沸点有机物为工质(如R113,R123等),具有使用寿命长、维护费用低和自动化程度高等特点,使得朗肯循环能够从低品位的热源中吸热,因此特别适合中低温余热的利用。北京220kwORC低温发电机