中低温热水发电系统及效率分析

中低温热水发电通常选用有机朗肯循环系统。本文对ORC系统的特点、工质和参数的选择进行了介绍,并对系统进行效率分析。针对以80℃-150℃热水为热源的有机朗肯循环(ORC)发电系统,以?效率为评价指标,分析了循环工质为R134a、R123和R245fa时的系统。得出,R245fa是较为理想的工质。     

水泥厂有机郎肯循环低温余热发电系统原理解析

本文对有机朗肯低温余热发电系统的基本原理进行了分析和研究,重点对其组成结构和工质进行了解析。     

原位注蒸汽开采油页岩油气低温余热有机朗肯循环发电系统

原位注蒸汽开采油页岩油气技术是未来油页岩安全高效开采的有效手段和技术途径。在热采过程尾端大量低温余热蒸汽因起不到油页岩热解作用而被浪费,对这部分热量进行回收发电不仅节约能源,同时也可以提高原位注蒸汽开采油页岩油气技术的经济性。本文旨在介绍原位注蒸汽开采油页岩油气低温余热有机郎肯循环发电系统。     

有机朗肯循环低温余热发电系统的工质选择

有机朗肯循环发电系统对于中低温余热的有效利用发挥了巨大的作用,但是有机朗肯循环系统的工质选择依旧是中低温余热利用中存在的问题。文章提出优选工质的条件,并通过对十种低沸点有机工质的性能对比分析得出R141b最适宜作为此温度的余热回收工质,综合性能高于其他工质,对于有机朗肯循环添加回热会大大提高系统效率。     

基于ORC的余热回收发电系统热力性能分析

本文建立了以R245fa为循环工质回收130℃余热的有机朗肯循环(ORC)发电系统,建立了系统各部件的能量和?分析模型,分析了不同冷凝压力、蒸发压力对系统各个部件的?损失和?效率、热效率的影响。结果表明:(1)蒸发压力增大:系统热效率和?效率提高,蒸发器?损失下降,冷凝器?损失增加,系统总?损失减少;(2)冷凝压力增大:系统热效率和?效率下降,蒸发器?损失下降,冷凝器?损失增加,系统总?损失增加。研究结果对指导ORC余热发电系统优化、实现提高系统整体性能、提高系统效率有重要意义。     

以R142b为工质的有机朗肯循环低温发电系统研究

研究了以R142b为循环介质、采用螺杆式膨胀机的低温热能有机朗肯循环发电系统.在热源温度低于80℃的条件下,膨胀机最大能量转化效率为6％,系统总效率5.16％.在系统膨胀效率达97％的情况下,传输能耗导致机械效率仅有48％-65％,因此系统总效率较低,但最大(火用)效率为32％.提高蒸发压力、降低冷凝压力是提升能量转化效率的根本途径.实验研究表明,降低膨胀机入口蒸汽干度对膨胀效率略有促进,主要由于少量液体参与膨胀减少了膨胀环节的渗漏,提高了膨胀效率.实验表明该低温热能发电系统可行,但系统效率较低,有待进一步优化提高.     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

水泥线纯低温余热发电安装项目市场分析

根据科学发展观的要求，国家加大了环境保护力度，节能环保项目已经成为国家这些年乃至今后经济建设的重要内容。这些年来，水泥纯低温余热发电项目在国内水泥行业得到大力推广几乎每条生产线都配套有余热发电项目，即保护了环境，又降低了生产成本，实现了经济效益和社会效益双赢。冶金行业也正在大力利用环冷机开发余热发电项目，玻璃行业余热的再利用项目也正在积极开发之中，可以说，余热发电安装项目的市场前景比较乐观。     

ORC-蒸气压缩耦合制冷系统在小型冷藏车上的应用

针对冷藏车冷藏储运过程中冷量需求大、油耗高等应用现状,提出利用冷藏车发动机排气余热的节能型制冷系统,即排气余热驱动型有机朗肯循环与蒸气压缩循环耦合的制冷系统。根据热力学定律,建立系统循环效率分析数学模型,采用Matlab和Refprop软件,研究并确定耦合系统的工质,并制造样机进行测试。结果表明:通过回收冷藏车发动机排气余热,在蒸发温度为-20～0℃时,系统能够为冷藏车提供1.31～2.21 kW的冷量,满足该型号冷藏车的制冷量要求。     

A strategy for the optimization and economic evaluation of an ORC system for energy recovery

Abstract

A strategy for the performance prediction and economic evaluation of an ORC (organic Rankine cycle) system for power conversion is studied. Different assumptions and system boundaries are used to understand the constraints of the boundaries as well as their effects on the evaluation results. A series of methods, including cost estimation, operation’ research, sensitivity analysis and optimal design of heat exchangers, is employed in evaluating this thermal to power conversion system. It is found that the resultant variations in the economic evaluation, no matter what economic index is used, are mostly depending on the input parameters and the unpredictable variables at the preliminary design stage. The analysis strategy, the detailed procedures as well as the computer programs, is presented with a 400°F, 2.5 ×10⁷ Btu/hr flue gas recovery case as an illustration. This study shows a large variation of payback period ranging from 5 to 15 years, depending on different assumptions, operating conditions, and system boundaries. This analysis recommends a more conservative approach to evaluate an energy recovery project to avoid an inappropriate judgement of an engineering design project.     

不同太阳能热源下混合工质ORC系统性能分析

工质性质是影响有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统性能的重要因素之一。在不同热源温度下,对采用R601、R245fa作为组分的9种不同质量配比工质的ORC系统热力性和经济性进行计算,然后采用灰色关联法对系统性能进行分析及综合评价,并与纯工质的性能进行对比。研究表明,混合工质系统的热力学指标与温度滑移大小近似成反比。当温度滑移大于5K时,纯工质性能更优,且经济性也优于混合工质系统。综合来看,热源温度一定时,灰色关联度随着蒸发温度的升高呈现先增大后减小的趋势;混合工质R601/R245fa(0.1/0.9)的温度滑移最小,其性能也最优。采用R601和R245fa混合作为工质的系统在热源温度为160℃时,灰色关联度最大,系统性能更优。     

低温热源有机工质带叶片盘式透平设计及性能分析

Tesla盘式透平是一种以流体边界层摩擦力带动转子旋转的非传统透平,具有结构简单、成本低廉、工质适应性好等优点,尤其适用于低品位热源余热回收系统。但由于其特有的做功方式,盘式透平的运行转矩与效率均远低于常规透平形式,这也是制约其商业应用的主要因素。在传统盘式透平的相邻盘片间增加导流叶片,并针对增加叶片后的透平结构进行了数学建模以及计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）验证。CFD验证表明,所建立的数学模型能够计算流体通道内的流体速度场、压力场分布,并能够预测透平效率在不同工况下的变化趋势。针对余热回收有机朗肯循环（organic rankine cycle,ORC）系统,利用所建立的数学模型,使用不同有机工质进行计算并进行对比。结果表明,在使用不同种类工质做功时,增加叶片均可以大幅提升盘式透平转矩与效率。