隨著全球性的能源緊缺和環(huán)境問題日益嚴重，通過充分利用可再生能源和工業(yè)余熱資源，從而提高能源利用效率是緩解能源和環(huán)境問題的重要方式.有機朗肯循環(huán)(ORC)是更有應用前景的低品位熱能發(fā)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(yōu)化的換熱設備多目標優(yōu)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(fā)壓力，冷凝壓力，過熱度，蒸發(fā)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(fā)壓蒸發(fā)壓力，冷凝壓力，過熱度)和換熱器的結構參數(蒸發(fā)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(yōu)化，獲得多目標優(yōu)化的Pareto更優(yōu)前沿及對應的更優(yōu)系統運行參數和更佳換熱器結構參數組合。ORC余熱發(fā)電系統密封性良好。蘭州orc低溫余熱發(fā)電技術
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(fā)電機組對該加熱爐的高溫煙氣熱能進行回收發(fā)電，機組發(fā)電工藝為：高溫煙氣與熱水換熱，再將熱水引入蒸發(fā)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(fā)電機發(fā)電，膨脹機膨脹后的乏汽進入蒸發(fā)式冷凝器冷凝成液態(tài)，經工質泵進入預熱器預熱后進入蒸發(fā)器再次蒸發(fā)成氣態(tài)。該機組采用高效軸流反動式透平膨脹機和同步發(fā)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。蘭州orc低溫余熱發(fā)電技術ORC對較低溫度熱源的利用有更高的效率。
國外對于低溫余熱的研究開始于20世紀70年代，其中對ORC系統進行研究的更早，早在20世紀20年代初期，就有人開始研究使用苯醚為工質的有機朗肯循環(huán)系統。通過對國內外大部分ORC系統設備生產商及相應的技術參數的分析和研究，發(fā)現ORC系統比較適合用于300℃以下的余熱熱源.工業(yè)余熱資源回收潛力和余熱發(fā)電環(huán)保效應巨大，美國公司曾經建造了利用煉油廠為余熱（110℃）的ORC系統，該系統運用單級向心透平，有機工質為R113，輸出功率約為1174KW。美國公司和日本曾建造了以工業(yè)廢熱為熱源的ORC系統，更終取得了良好的社會和經濟效益。
ORC應用領域及經濟性分析：生物質發(fā)電，生物質在農業(yè)、工業(yè)領域如木材廠、農業(yè)廢棄物中普遍存在。但是由于實現清潔生物質能燃燒的投資比傳統的燃料投入更大，所以對于小型生物質發(fā)電廠，其發(fā)電成本并沒有太大競爭力，可以通過熱電聯產的方式來實現投資盈利。因此，為了實現高效率轉換，生物質熱電聯產電廠通常是由熱需求，而不是電力需求來驅動的。通常，一個典型的生物質熱電廠的裝機規(guī)模在發(fā)電功率1~2MW左右，同時可提供6~10MW的熱功率。使用有機朗肯循環(huán)可以用有機工質將低溫余熱回收后進行發(fā)電。
有機朗肯循環(huán)(ORC)在中低溫熱能回收領域有著普遍的應用，但在中低溫范圍內很多熱源工況存在較強的波動，如太陽熱能，工業(yè)或內燃機煙氣余熱等。ORC系統在變工況熱源驅動下可能會產生如下問題：系統吸熱過多導致系統內溫度、壓力過高，工質裂解；系統吸熱不足而導致膨脹機液擊，系統無法正常運行。因此，研究ORC系統在變工況熱源下的動態(tài)運行情況變得十分重要。以ORC系統在變工況熱源下的動態(tài)特性為主要研究對象，采用實驗研究與仿真模擬相結合的研究方法。ORC發(fā)電機組的裝機容量和對電網的運用范圍更廣。蘭州orc低溫余熱發(fā)電技術
有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術透平尺寸小。蘭州orc低溫余熱發(fā)電技術
在ORC低溫余熱發(fā)電系統中，有機工質的研究和選擇是更重要的內容之一，因為有機工質的物理性質對熱源的回收效率起著決定性的作用，并對系統組件的設計難度有重要影響。例如，工質的冷凝壓力高，會導致密封系統設計難度高。由于ORC系統回收的是低溫余熱，為了使工作介質在較低溫度下汽化，應采用沸點較低的有機工作介質。同時，低沸點有機工作介質還應具有以下理想特性：低臨界壓力和臨界溫度，良好的干濕性能，低粘度，低表面張力，高循環(huán)效率，較高的安全性和環(huán)境友好性，根據機器運行環(huán)境，合理選擇國內主流出色有機工質作為ORC機組運行工質。蘭州orc低溫余熱發(fā)電技術
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