船用柴油机烟气余热ORC系统的热力性能分析

对采用不同换热器配置的有机朗肯循环(ORC)系统进行了分析,理论分析结果表明:在柴油机烟气余热ORC系统所有部件之中,蒸发器的损失最大;通过增加预热器或回热器能进一步提高热源的利用率,但同时系统的损失和成本增加。为此对影响ORC系统性能的关键因素进行优化设计:使蒸发器过热度和冷凝器的过冷度取1~2℃;并尽可能提高膨胀机的膨胀比和内效率。试验结果表明:ORC试验系统理论热效率5.7%,实际热效率5.3%,引起偏差的主要原因是膨胀机实际容积效率低于理论值,实际机械消耗大于理论值,且系统混入的不凝气也对系统造成影响。新开发的低温烟气余热ORC系统的设计方法,实现了对烟气余热ORC系统的优化配置,为船舶柴油机烟气余热利用提供了一种切实可行的解决方案。     

结合ORC和VCR的中温余热回收系统性能分析

为了利用丰富的中低温余热进行制冷,本文提出了一种结合ORC(有机朗肯循环)和VCR(蒸汽压缩制冷循环)的制冷系统,并对新系统进行了热力学分析和火用损失分析。此外,对比分析了Cyclohexane、D4、n-octane及R141b四种工质的热力学性能与ORC蒸发温度、制冷剂蒸发温度及透平效率等参数对系统制冷性能的影响。结果表明:以Cyclohexane为ORC工质时,系统总制冷COP(性能系数)最高为1.262;ORC蒸发温度对制冷工质与有机工质的质量流量比有显著的影响;制冷剂蒸发温度对系统的制冷COP有显著的影响;制冷剂冷凝温度对系统制冷COP的影响比ORC冷凝温度大;ORC蒸发器、VCR冷凝器以及ORC冷凝器的火用损失占系统总火用损失的57.28%。     

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。     

膨胀器对车用余热回收系统性能影响的试验

以R123作为车用有机朗肯循环余热回收系统的循环工质,采用086和106两种型号的涡旋式膨胀器作为余热回收系统膨胀做功机械开展试验.结果表明:随着系统热源温度的提高,两种型号膨胀器对应系统的循环流量均向大流量区域流动,系统输出功率随之增大.在热源恒定的情况下,系统输出功率随着循环流量的增加先增大后逐渐趋于平稳.保持系统循环流量恒定,两种型号膨胀器对应的系统随着负荷的逐渐增大,膨胀器转速逐渐降低,系统输出功率逐渐增大.同时系统转速与输出功率曲线随着系统热源温度的增大逐渐向高速、高功率区域平移.在相同热源温度以及相同循环工质流量的条件下,随着烟气流量的增大,系统输出功率先增大后趋于平稳.     

内燃机烟气余热ORC系统热力学特性分析

本研究分析了ORC对内燃机烟气余热回收的节能潜力及关键参数影响规律。该研究采用理论模拟方法,基于某内燃机实际特性曲线,分析了负荷变化,对ICE-ORC联合循环系统整体输出功率及热效率的影响。模拟结果显示额定工况条件下,该系统方案的整体热效率较独立ICE系统提高3.3%,内燃机低负荷条件下可能出现露点温度的情况,存在腐蚀设备的隐患。上述研究表明,采用ORC对内燃机烟气余热能够进行有效回收,且节能潜力随着内燃机负载的增加而提高。     

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。     

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。     

基于有机朗肯循环的微燃机尾气余热发电系统热力性能分析

文中以某型微燃机排出的尾气作为有机朗肯循环发电系统的输入热源,并通过建立的热力学模型,选用环戊烷和苯作为循环工质,进行系统主参数的优化研究。实验结果表明:上述两种工质均随着蒸发温度的升高,其有机工质的流量相应减少,而系统排烟温度升高,系统的净输出电功率先增加后下降,存在一个最大发电功率。采用环戊烷为循环工质时的ORCs最大净发电量可增加8.56%,循环效率增加0.46%。因此,从热力性能方面考虑,选择环戊烷为循环工质比较合适。     

电石炉烟气余热回收及净化技术

文章通过对常规电石炉烟气余热回收及净化技术的研究，指出常规电石炉余热锅炉在运行中存在的问题，并提出了一些解决问题的方法。     

1000t/d石灰窑余热发电系统分析及优化

针对1000t/d石灰窑生产线余热发电系统进行建模分析及优化。计算结果表明:采用传统朗肯循环发电系统,实际发电功率低于900k W,进汽轮机蒸汽最佳压力范围为0.35~0.5MPa,最佳温度范围为190~220℃;采用双工质有机朗肯循环发电系统发电功率大幅度提高,以R123作为有机工质为例,进汽轮机蒸汽最佳压力3.0MPa、蒸汽温度173.3℃,理论最大输出功率1391k W。同时对有机朗肯循环系统中广泛采用的有机工质ORC循环系统进行了对比分析,为活性石灰低温余热的高效利用提供了理论基础。     

有机工质余热发电技术的研究进展及其应用前景

工业余热、太阳能热、地热、生物质能、海洋温差等都是低品位热源,有机朗肯循环(ORC)可以有效提高低品位热源的利用效率。提高ORC效率的关键是根据应用对象的特点选择合适的有机工质,国内外学者对各种领域内应用的ORC工质进行了大量深入的工作,并且取得很多成果,我国低温余热资源十分丰富,而能源利用率却不高,采用ORC提高能源回收以及利用率,在我国各行各业在都有着广阔的应用前景。     

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。     

回收烟气余热亚临界ORC系统投资回收年限估计

建立了回收低温烟气余热的有机朗肯循环系统投资回收年限计算模型,并以最短投资回收年限为目标对内部参数进行了优化,分析了外部参数对投资回收年限的影响。结果表明,随着蒸发温度、冷凝温度、蒸发器和冷凝器节点温差的增加,系统投资回收年限均先减小后增大,即存在一组最佳工作参数使回收年限最短。提高烟气进口温度和流量都可有效缩短投资回收年限。采用R245fa作为循环工质可使系统同时具有较短的回收年限和较大的净输出功。     

Comparison of Conventional and Advanced Exergy Analysis for Dual-Loop Organic Rankine Cycle used in Engine Waste Heat Recovery

At present,the dual-loop organic Rankine cycle(DORC)is regarded as an important solution to engine waste heat recovery(WHR).Compared with the conventional exergy analysis,the advanced exergy analysis can better describe the interactions between system components and the irreversibility caused by economic or technical limitations.In order to systematically study the thermodynamic performance of DORC,the conventional and advanced exergy analyses are compared using an inline 6-cylinder 4-stroke turbocharged diesel engine.Meanwhile,the sensitivity analysis is implemented to further investigate the influence of operating parameters on avoidable-endogenous exergy destruction.The analysis result of conventional exergy analysis demonstrates that the priorities for the components that should be improved are in order of the high-temperature evaporator,the low-temperature turbine,the first low-temperature evaporator and the high-temperature condenser.The advanced exergy analysis result suggests that the avoidable exergy destruction values are the highest in the low-temperature turbine,the high-temperature evaporator and the high-temperature turbine because they have considerable endogenous-avoidable exergy destruction.The sensitivity analysis indicates that reducing the evaporation pinch point and raising the turbine efficiency can decrease the avoidable exergy destruction.     

基于有机朗肯循环的低温余热发电系统设计与分析

设计了基于有机朗肯循环的低温余热发电系统,并对其进行详细的分析与研究。实验主要采用涡旋膨胀机与永磁同步发电机,工质采用R600a,实验分析了整个系统的运行特性和有机朗肯循环的性能,研究了永磁同步发电机转速、热源温度、工质泵频率对系统电能、质量流量、热电转换效率的影响,分析了影响有机朗肯循环系统的主要因素。通过数据分析得出低温余热发电系统的热机转换效率为7.2%、最大输出电能为440 W、发电机的最佳转速为2 150 r/min。     

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。     

Study on the Control Strategy of Free Piston Expander-Linear Generator Used for Organic Rankine Cycle Waste Heat Recovery

This study presents a free piston expander-linear generator (FPE-LG) for engine waste heat recovery.The control strategies based on displacement (control strate...     

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。     

R245fa有机朗肯循环余热发电系统火用分析

以低品位热能驱动的有机朗肯循环发电系统,是实现将低品位热能转变为电能,进而提高热力系统总体热效率,降低污染排放的有效途径之一。本文建立了低品位热能发电系统火用分析模型,对以R245fa为工质的温度低于383.15 K的低品位热能有机朗肯循环余热发电系统进行了火用分析,得到了各环节的能量转换效率并确定了对系统性能影响最大的环节;通过改变蒸发器和冷凝器的压降和传热系数值,分析了主要换热设备的设计和运行性能参数对系统火用效率、热效率和发电量的影响趋势,提出了低品位热能发电系统的优化方向。