钢铁企业中低温烟气发电系统的比较和优化

为高效利用钢铁厂200～450℃烟气余热,利用EES软件模拟计算了水蒸气朗肯循环(SRC)4种有机朗肯循环(ORC)和水蒸气-有机物联合双循环(S-ORC)的热效率、火用效率和单位质量工质的发电能力。通过比较各发电系统的性能,探讨了低温发电系统的优化措施。为进一步利用ORC系统透平机乏汽余热,针对300℃以上的热源设计了梯级有机朗肯循环(CORC)。综合考虑各发电系统的性能,得出:对于200～300℃的烟气,可采用以R141b为工质的ORC发电系统;对于300～450℃的烟气,可采用CORC发电系统。由于S-ORC的热效率、火用效率、发电功率比传统SRC的高,且能有效减小工质在冷凝器的负压,对于450℃以上的热源,可用S-ORC代替传统的SRC。     

亚临界有机朗肯循环系统的热经济分析与优化

以系统发电成本(electricity production cost,EPC)为评价指标,对用于回收工业锅炉烟气余热的有机朗肯循环(ORC)系统进行了热经济分析与优化。结果表明,随着蒸发器和冷凝器节点温差的增大,系统发电成本先减小、再增大,即存在一组最优的蒸发器和冷凝器节点温差使发电成本最小。分别以纯工质R245fa和R236ea、非共沸混合工质R141b/RC318和乙烷/丁烷为循环工质,得到了最小发电成本时有机朗肯循环系统的最优工作参数,以及对应的系统净输出功、热效率和火用效率。     

基于Ebsilon的中低温地热发电系统分析

基于Ebsilon软件,对某中低温地热发电系统的闪蒸式发电、纯有机朗肯循环以及有机回热朗肯循环发电方式进行了计算与比较,通过筛选以R245fa作为有机朗肯循环工质的计算结果显示:纯有机朗肯循环比闪蒸式发电能源利用效率可以提高62.9%,而回热有机朗肯循环比纯有机朗肯循环的能源利用效率提高8.7%。计算结果可为中低温地热发电系统能源有效利用提供指导。     

电石炉烟气余热回收双回路ORC系统性能分析

有机朗肯循环(ORC)系统在回收余热方面具有较大优势.本文采用双回路有机朗肯循环(DORC)系统回收电石炉烟气余热.对比了不同工质组合、不同循环结构下,高温循环的蒸发温度与冷凝温度对系统输出功率、效率和发电成本的影响.结果表明:与基础DORC相比,回热式DORC系统性能更佳,其中以甲醇与R123工质组合的系统净功率与效率最大,水作为高温循环工质在无回热的基础DORC系统中经济性优势明显.恒定热源条件下增大高温循环蒸发温度,对所有工质组合下同性能均有明显改善,增大高温循环冷凝温度则降低系统性能.     

盐梯度太阳池有机朗肯循环发电系统热力性能分析

针对盐梯度太阳池具有长期聚热及跨季节蓄热的特性,选取R245fa作为循环工质,以实验用小型盐梯度太阳池下对流层60~90℃储存热量作为供热热源,建立盐梯度太阳池低温有机朗肯循环(ORC)发电系统数学模型,研究了有机工质的蒸发温度对系统性能的影响。分析结果表明:蒸发温度的变化对太阳池下对流层回热温度、系统工质流量、不可逆损失和效率都有着重要影响,另外蒸发温度变化对功率有双重影响,存在一个最佳蒸发温度,使得系统功率达到最大。     

柴油机废热利用的ORC系统特性研究

以柴油发动机缸套水和尾气废热为热源,设计开发了有机郎肯循环ORC的热力循环系统及发电装置。在该系统中,采用R245fa作为循环工质,以板式蒸发器和冷凝器作为工质相变的换热元件,机械能与电能转化。ORC系统测试结果表明,在ORC系统和发动机长时间稳定运行,稳定发电量14.4kW,发电效率7.2%;净发电量12.45kW,净发电效率6.25%。在保持发动机稳定运行和冷却水全部进行大循环的前提下,发动机出水温度降低,有利于总发电量和净发电量的提升。     

中低温工业余热ORC回收装置的工质发展与应用

工业余热领域热源类型多样,如何筛选安全、稳定、高效的循环工质,成为有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)研究的关键性问题之一。采用纯工质作为工作流体更有利于工程应用中对系统的维护。本文在综述近五年国内外适用于中低温工业余热有机朗肯循环纯工质研究的基础上,探讨了亚临界循环和超临界循环ORC动力回收装置中循环工质的发展与应用现状。     

不同太阳能利用区有机朗肯循环工质的选择

为太阳能有机朗肯循环系统(organic Rankine cycle,ORC)合理选择工质需要综合考虑太阳能辐射强度和环境温度的影响。基于建筑热工设计分区和太阳能资源区划标准,将我国分为了11个太阳能利用区。利用太阳能ORC热力学能量流通数学模型,以太阳能ORC系统典型月平均热发电效率最高为原则,为太阳能ORC系统绘制出推荐的工质地图。     

有机朗肯循环发电系统利用的研究

理想发电循环系统仅与系统热源、冷源的温度相关,而实际低品位有机朗肯循环发电系统效率除与冷热源温度相关外,与工质、系统形式等因素密切相关.但是由于受到热源参数及优化目标等因素影响,尚未优选出合适的工质和系统形式.针对不同热源参数特性,研究相适应的系统形式及工质,为有机朗肯循环发电系统应用提供科学依据,是有机朗肯循环发电系统切实可用的关键.     

非共沸工质与纯工质在ORC系统中的特性比较研究

工质的特性是影响ORC(有机朗肯循环)系统性能的重要因素之一。建立了65~100℃低温地热水有机朗肯循环发电系统数学模型,将R245fa分别与R601a和R227ea以不同比例混合作为ORC系统的工质,比较了非共沸混合物和纯物质两类工质对ORC系统循环净功、热效率和火用效率的影响。研究结果表明:无论是纯工质还是非共沸工质,系统的循环净功、热效率和火用效率都随着热源温度的升高而增大。工质在相变过程中是否存在温度滑移,是影响ORC系统性能的重要因素之一。在65~100℃的热源条件下,综合考虑3个评价指标,当R245fa配比为0.1~0.7时,R245fa/R601a混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.012~2.48 k W、0.005%~1.15%和0.08%~10.7%;当R245fa配比为0.5~0.9时,R245fa/R227ea混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.049~4.25 k W、0.057%~1.75%和0.21%~16.1%。     

基于Matlab/Simulink的有机朗肯循环发电系统建模与仿真

以某型微燃机排出的尾气作为热源,根据热源特性和热力学基本原理,选择了环戊烷(Cyclopentane)作为循环工质,建立了整个有机朗肯循环发电系统的热力学模型,并通过M atlab/Simulink软件平台分别建立系统各部件的仿真模块,实现了有机朗肯循环发电系统的动态仿真。仿真结果表明:输入热源温度在100~300℃内,选用环戊烷作为循环工质是合理的,窄点温度及排气温度均在合理的范围内,与实际工况要求吻合;而热源温度高于300℃时,环戊烷工质则不能适应,需要对输入热源降温处理;当热源温度低于100℃时,ORC发电系统已无法正常输出有效功,系统无法正常循环运行。文中仿真分析可以为ORC系统的优化设计及实验研究提供参考。     

R1234yf有机朗肯循环系统热力学性能研究

为提高有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）在中低温地热发电领域的效率,本文以R1234yf为工质,依据热力学第一定律与第二定律分析了系统单位质量热水净发电功率和系统?效率,并与目前应用广泛的R245fa工质进行了性能对比。研究结果表明,存在最佳蒸发温度和最佳冷凝温度,使得ORC发电系统单位质量热水净发电功率、?效率最大。对于热源温度为110℃ ~ 150℃的ORC发电系统,R1234yf对应的最大系统单位质量热水净发电功率和最大?效率均大于R245fa     

燃煤电厂烟气低温余热回收利用研究

基于燃煤电厂烟气低温余热资源,采用ORC(有机朗肯循环)设计发电系统,选择3种有机工质(R245fa、R600a和R601a),分析了该系统的热力学性能及技术经济性,并计算了该系统的节能减排效益。结果表明:工质的临界温度越低,系统的净输出功率越大;在计算排烟温度范围内(60~110℃),系统净输出功率先增大后减小,而发电效率随排烟温度升高而增大;采用ORC发电技术回收低温余热,节能减排效果显著。研究结果对ORC发电技术的工程应用具有一定的指导意义。     

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。     

一种地热与太阳能联合发电系统研究

提出一种地热与太阳能联合发电系统,可用于地热和太阳能资源丰富的地区.该系统的特点是基于双流地热发电循环,通过增加太阳能过热器来增加系统发电量.太阳能过热环节采用槽式集热器.对异丁烷(P600a)和丁烷(R600)两种工质在不同太阳能利用分数下的发电功率和发电效率进行了比较,发现对于带有过热装置的朗肯循环(ORC),选择R600a为工质性能更佳.研究表明太阳能过热环节对于提高系统发电功率具有较大贡献,但对增加系统发电效率改善不大.还针对具有固定集热面积(1000m2)的太阳能地热发电系统应用于西藏地区可行性进行了分析,发现这种地热太阳能联合发电系统相比于常规地热发电系统,发电能力可提高约10%,对解决该地区的供电紧张状况能够起到一定的作用.     

车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的设计及分析

针对一台车用柴油机全工况范围内排气能量的变化规律,设计了一套有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统,进而与车用柴油机耦合形成了车用柴油机-有机朗肯循环联合系统。ORC余热回收系统采用非共沸混合工质R416A,以高效回收柴油机的排气能量。采用螺杆膨胀机作为有机朗肯循环系统的动力输出部件,通过试验测试确定螺杆膨胀机的最优工况点(进气压力1.7MPa、膨胀比8、等熵效率0.65),进而设定有机朗肯循环系统的最优运行参数。研究结果表明:加装有机朗肯循环系统后,与原柴油机相比,车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的输出功率最大提升了30.6kW,热效率最大提升了10.99%,余热回收效率最高可达10.61%,有效燃油消耗率最大降低了35g/(kW·h)。     

烟厂锅炉烟气余热发电系统变工况性能模拟研究

利用有机朗肯循环发电技术回收利用烟厂锅炉烟气余热资源,既有助于解决节约能耗问题,又能有效减少环境污染,具有十分重要的现实意义。以R245fa(五氟丙烷)作为有机朗肯发电系统的循环工质,模拟分析了烟气入口温度、蒸发温度、凝结温度及工质流量变工况条件下对有机朗肯发电系统的影响。结果表明:系统发电效率随烟气入口温度变化存在最大值,当烟气入口温度为300℃时,系统发电效率的最大值为15.61%。开展此项研究对有机朗肯循环在烟厂锅炉烟气余热发电领域的应用具有一定的指导意义。     

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。     

低温地热发电有机朗肯循环的优化

采用(火用)分析方法及PR状态方程,建立了低温地热发电有机朗肯循环的工质优选及主要参数优化热力学方法.比较计算了以10种干流体有机工质为循环工质的低温地热发电有机朗肯循环的输出功率、(火用)效率及其余主要热力性能.结果表明,低温地热发电有机朗肯循环的性能极大地受工质的物性及蒸发温度的影响.总体来看,随着工质临界温度的升...     

新型梯级换热有机朗肯循环系统热力性能分析

为了充分提高低品位能源利用过程中的回收利用率,降低热源排放温度,本研究提出一种基于热源分流的新型梯级换热、梯级发电的有机朗肯循环系统。系统以地热水为热源,分析了在给定热源工况时,蒸发温度对系统性能的影响以及在不同热源工况下,采用R123、R245fa及R152a3种工质互相组合时,系统性能的变化规律。结果表明,梯级ORC(有机朗肯循环)存在最佳蒸发温度,且其性能优于单级ORC循环,在T_g=373 K时,其输出功增加59.12 k W。随热源工况变化,两级循环中最佳工质分别变化,若两级循环均在亚临界区工作,则一级循环工质临界温度越低、二级循环工质临界温度越高系统性能越好;若两级循环中存在近临界运行工况,则应选择可使系统在近临界下运行工质。根据不同运行工况,合理选择最佳工质,对提高该梯级换热ORC系统性能具有重要意义。