有机朗肯循环余热回收技术

正据《Motor Ship》2014年4月刊报道,法国Enertime公司已经研制了余热回收和发电用的船用有机朗肯循环系统,最多能使燃料消耗减少10%。与蒸汽动力循环一样,有机朗肯循环系统利用热量蒸发流体。产生的蒸汽在涡轮内膨胀,产生机械能。后然该流体(Enertime所采用流体是HFC-24fa)冷凝并泵入闭式循环。有机朗肯循环和蒸汽动力循环的主要差别是其使用具有较低沸点的有机流体,从而能够利用更低温度的热源。     

车用柴油机有机朗肯循环余热回收系统性能计算研究

以某车用柴油机排气余热为研究对象,建立有机朗肯循环(ORC)余热回收系统热力学模型,分析主要设计参数包括对ORC余热回收系统性能有影响的蒸发压力、冷凝压力、蒸发器出口工质过热度、冷凝器出口工质过冷度等,通过自编程序计算研究了工质流量、系统热效率等系统性能参数的变化规律。研究结果表明:提高系统的蒸发压力,降低冷凝压力有利于提高系统的性能;对于R123工质,过热度增加对系统的性能影响不大,而对于乙醇工质,过热度增加有利于系统效率提高;冷凝器出口工质过冷度的增加给循环性能带来不利影响。     

基于有机朗肯循环的APU余热回收系统性能分析

为有效利用飞机辅助动力装置（Auxitlary Power Unit , APU）排气余热,基于有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）发电系统,构建了APU余热回收系统。系统以APU排气余热为输入,驱动ORC做功,输出电能,为机载设备提供二次能源。结合工程热力学原理,建立系统热力学模型,并通过Matlab编程对余热回收系统进行了仿真计算及性能分析。仿真结果表明,系统功率及效率随飞行马赫数增加而降低;APU余热回收系统在飞机低音速飞行时有良好的性能;马赫数小于1时,系统功率在12 kW以上,效率在11%以上,耗气率低于0.0262 kg/kJ。     

有机朗肯循环回收工业余热于集中供热的应用

为回收工业余热并缓解集中供热供需矛盾,利用TRNSYS软件开发了全新的有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)组件:工质泵、膨胀机、蒸发器和冷凝器,并与TRNSYS已有模块连接,搭建了回收125℃工业余热为北京地区4幢地板辐射采暖建筑供热的动态系统模型。对比分析了系统两种运行模式,其一ORC低温余热经12 km管道输配后进行供热,其二在供热季工业余热不经ORC回收而直接为建筑供热。研究表明:2种运行模式均可使目标建筑维持在标准温度范围内,而第1种运行方式效益更高,其年净输出功可达116 280 kW·h,并且由于经过ORC设备后的低温热水与土壤温差降低,每年在长距离热量输运中可避免956 000 kW·h的热量损失。根据文献及市场价格,该技术路线的投资回收期为5 a。     

低温余热有机朗肯循环发电系统工质选择

对有机朗肯循环系统工质的优化选择已逐渐从单一优化目标向多目标发展,但所选的优化目标及优化方法普遍存在主观性较强的问题.针对上述问题,从环保性、安全性等方面对工质进行初选,得到了R123、R245fa、R245ca和R601等9种工质,然后采用主成分分析法对工质的热效率、循环净功和不可逆损失等7个热力性能指标进行了分析计算,得到了两个较为客观的综合评价指标,并在不同蒸发温度下对工质的综合热力性能进行了分析.结果表明:R601做功能力较强,综合效率较高,是该循环系统较为理想的工质.     

回收低温余热的有机朗肯循环性能分析及优化

选取R113、R114、R141b、R123、R245fa、R245ca、R600、R600a作为回收120~200℃低温余热的有机朗肯循环工质,从净功量、热效率、不可逆损失等方面对有机朗肯循环系统性能进行分析和优化,得出系统最佳运行工况。     

有机朗肯循环系统回收低温余热的优势

当前国内传统余热发电系统都是利用水蒸气的朗肯循环。举例分析了目前我国低温余热回收状况,进而通过和传统水蒸气余热发电系统的对比,阐述了有机朗肯循环(ORC)在回收低温余热领域的优势以及国内外实际应用情况。最后提出了对于国内发展ORC余热发电系统的建议。     

超临界有机朗肯循环低温余热发电系统的分析

当采用朗肯循环方式回收低温余热（350℃以下）的动力时,不宜采用水作工质,而使用一些低沸点有机物的有机朗肯循环（ORCs）,则能获得较高的能量转换效率。有机朗肯循环可分为亚临界条件下的动力循环与超临界条件下的动力循环,超临界条件下的动力循环在热端换热器中（余热加热蒸汽发生器）能获得较好的温度匹配和较高的[火用]效率。     

基于有机朗肯循环的燃气轮机余热发电系统优化设计

采用有机朗肯循环(ORC)技术回收燃气轮机排烟余热进行发电,是回收低温余热资源的一种非常适合的方案。拟基于ORC系统对某电厂的燃气轮机余热发电系统进行优化设计,在此基础上引入准三角循环系统,并对两种系统进行计算、分析和比较。综合热效率、炯效率和排烟温度等指标分析,准三角循环系统的整体性能优于ORC系统。     

石灰窑有机朗肯循环余热发电系统的比较研究

以2×500 t/d石灰窑烟气为对象,应用已运行的有机朗肯循环余热发电机组,在相同热源参数条件下,余热发电系统分别采用有机朗肯循环(ORC)系统和水蒸气与有机工质联合循环(S-ORC)系统进行模拟计算,对比分析2种循环系统的工艺特点及性能评价指标。结果表明:在相同热源参数条件下,S-ORC系统各项性能指标优于ORC系统,但S-ORC系统更复杂,运行检修工作量大,造价较高。     

低温余热有机朗肯循环发电系统热经济性分析

针对工业中排放的低温烟气,建立有机朗肯循环发电系统的热经济分析模型,分析蒸发压力、热源温度及蒸发器最小传热温差对系统经济性能的影响。分析结果表明:热源温度为140℃,循环采用R123的经济性最佳,相应的发电成本与动态投资回收期分别为0.142元(/kW.h)与3.68年。余热发电系统存在一个经济性最高的蒸发压力,不同工质对应的最佳蒸发压力也不同。蒸发器内最小传热温差为15℃时,系统的经济性较好。烟气温度在100～180℃时,系统采用R123的投资回收期最短,而烟气温度高于180℃时,R141b的经济性更高;不宜采用有机朗肯循环发电技术回收温度低于100℃的低温烟气。     

基于有机朗肯循环低温余热利用研究

文章应用PR方程编制了有机工质热物性计算程序,对多种有机工质的朗肯循环进行了热力计算,研究了各主要参数对朗肯循环性能影响的规律。在给定余热条件下,采用模拟退火算法对循环的主要参数进行优化,得出了整个循环在净输出功率最大时的最优参数值,并比较了以R236fa为工质的有机朗肯循环和常规朗肯循环的对外做功能力。     

基于遗传算法的汽油机朗肯循环余热回收系统的优化

为了更加高效利用汽油机排气余热,分析了某款汽油机排气余热回收潜力,建立了基于蒸发器和活塞式膨胀机的汽油机-朗肯循环联合余热回收系统模型。利用遗传算法,同时考虑膨胀机输出功、排气利用率、蒸发器效率和膨胀机绝热效率,以膨胀机输出功和系统总效率为优化目标,以蒸发压力和膨胀机转速为优化变量,对汽油机4个工况下朗肯循环系统的最佳运行参数进行了研究。结果表明,在整个发动机转速范围内,排气最大可利用效率均高于46%,转速越高则排气品质越高。在不同工况下存在最优的膨胀机转速和蒸发压力。经过优化,在选取的4个工况下,功率提高率均在6%以上,最高达到7.08%。     

采用朗肯循环回收汽油机尾气余热的试验

发动机尾气能量占燃料燃烧放热总量的35%,左右,采用朗肯循环系统回收发动机尾气能量是实现汽车发动机节能的有效途径.针对一台2.0,L汽油机,搭建用于回收尾气余热的朗肯循环试验系统,探究了汽油机不同负荷下朗肯循环系统的性能,并得到单阀膨胀机的示功图.结果表明:单阀膨胀机转速和输出功率随汽油机负荷的增加而增大.汽油机在4,000,r/min、90%,负荷工况下,膨胀机转速达到1,640,r/min,输出功率达到3.47,k W,相当于汽油机功率的5.8%,.当汽油机在转速为5,500,r/min、功率为76.6,k W的工况下,膨胀机的最高压力可以达到6.69,MPa,通过测试示功图计算得到的单阀膨胀机的指示功率可以达到5.06,k W.     

有机朗肯循环回收直接空冷机组排气余热系统的热力性能研究

空冷机组汽机排汽热损失巨大,而有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。提出采用有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热的技术方案,建立空冷机组和有机朗肯循环的物理模型,编制有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热技术的模拟程序,并将模拟计算结果与厂家提供的某型号有机朗肯循环机组的性能数据进行对比。以内蒙古锡林郭勒盟某典型600 MW机组为对象,探究汽机乏汽温度、环境温度、ORC机组过热度等关键参数变化对系统热力性能的影响规律。结果表明,ORC机组净出功和ORC机组热效率随着汽机乏汽温度的升高而增大,而随着环境温度和ORC机组过热度的增大而减小。     

有机朗肯循环低品位能回收技术

有机朗肯循环是回收低品位能的有效途径,对有机朗肯循环的工质、膨胀机等关键技术及实际应用情况进行了介绍。     

基于有机朗肯循环的内燃机车柴油机废热回收技术可行性分析

介绍了采用有机朗肯循环的废热回收技术原理,分析了内燃机车柴油机废热的种类和废热的可回收性,制定了一种基于有机朗肯循环的内燃机车柴油机废热回收技术方案,间接提高了内燃机车柴油机的热工转换效率.     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。