有机朗肯循环低温余热发电系统的分析与优化

基于有机朗肯循环的余热利用系统研究摘要：介绍有机朗肯循环技术原理及其在余热利用中的优势，阐述该技术国内外研究现状与趋势，提出了发展ORC余热发电技术的建议。

我国余热资源总量丰富，尤其是工业领域。

该热量数量大、品味低，基本不能被生产过程再利用［1,2］o回收利用工业生产过程中各类余热，即有助于解决我国能源问题，乂能有效减少工业生产过程中的环境污染，具有十分重要的现实意义。

国内外针对低温热能利用的研究主要开始于20世纪70年代石油危机时期。

其中，以有机朗肯循环的硏究和应用最为广泛。

口前，全球已有2000多套ORC装置投入运行，并能生产出单机容量14000RW的ORC发电机组⑶。

H前，对低温热能发电系统的研究主要集中在以下儿个方面：工质的热力学特性和环保性能，混合工质应用，热力循环优化等［4,5,6,71c一、有机朗肯循环技术图1有机朗肯循环系统示意图在进行中低温余热回收利用时，热源温度较低已不适合以水为工质。

这时我们考虑釆用沸点较低的有机工质驱动热力循环，即有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle）o 在较低温度下，该循环采用的低沸点有机物质（或混合物）能从废弃余热中吸收热量加热成为高压气体，驱动旋转机械做功将余热能转化成电能，借以回收利用不同温度范围的低温余热，简称ORC发电技术。

有机朗肯循环发电技术可利用的低品位热能主要有以下儿种形式［8］：1）工业余热，温度一般小于400°Co工业能耗占社会总能耗的80%左右，其中大部分的能量未被完全利用，以余热的形式散失；2）地热，温度一般小于过200°C。

地热水温度多在饱和状态附近，以地热蒸汽或者地热水的热源形式加热有机匸质，驱动系统循环作用。

山于热源温度较低, 其总系统效率也偏低，我国目前勘测发现的地热田多属热水型；3）太阳能。

太阳能资源分布广阔，取之不尽是理想的热源。

但曲于能量密度低，昼夜及季节性变化较大，需配备相应的集热及储热装置。

低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术引言我国水泥厂的余热发电，先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。

纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、生产过程中不增加粉尘、废渣、N 0。

和S0。

等废弃物排放的优点。

本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0 rganic RankineCyck，简称()RC)纯低温余热发电技术。

该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。

1.低沸点的有机物在一个大气压下，水的沸点足100℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。

有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表2。

水的沸点与压力之间对应关系见表3。

由表2和表3町见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。

根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。

2 ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。

热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。

西藏羊八井地热电站，热水温度145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3一1．’7／0．5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W，3 000W／min，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，额定排汽压力为10kPa。

双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。

双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。

我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利用地热水(水温75℃)发电，于1977年1 1月投入运行。

有机朗肯循环低温余热利用技术研究综述有机朗肯循环是一种利用低温余热发电的技术，其原理是利用有机工质在低温下蒸发产生蒸汽，然后通过涡轮机驱动发电机发电。

该技术具有高效、环保、可持续等优点，因此受到了广泛关注和研究。

有机朗肯循环技术的研究历史可以追溯到20世纪50年代，但直到近年来，随着环保意识的提高和能源需求的增加，该技术才得到了更广泛的应用和研究。

目前，有机朗肯循环技术已经在一些工业领域得到了应用，如钢铁、化工、纸浆等行业，取得了良好的经济效益和环境效益。

有机朗肯循环技术的研究主要涉及以下几个方面：1. 工质的选择。

有机朗肯循环技术的核心是有机工质的选择，不同的有机工质在不同的温度下有不同的蒸发性能和热力学性质，因此需要根据具体的应用场景选择合适的有机工质。

目前常用的有机工质包括R134a、R245fa、R123等。

2. 循环系统的设计。

有机朗肯循环技术的循环系统包括蒸发器、涡轮机、冷凝器等组成部分，需要根据具体的应用场景和工质的性质进行合理的设计。

循环系统的设计涉及到热力学、流体力学等多个方面的知识。

3. 系统的优化。

有机朗肯循环技术的系统优化是提高其经济效益和环境效益的关键。

系统的优化包括工质的优化、循环系统的优化、控制策略的优化等多个方面，需要综合考虑经济、环保、可持续等因素。

4. 应用领域的拓展。

有机朗肯循环技术的应用领域正在不断拓展，除了传统的工业领域，还可以应用于农业、建筑、交通等领域。

例如，在农业领域，可以利用有机朗肯循环技术提高温室的能源利用效率；在建筑领域，可以利用有机朗肯循环技术提供建筑物的制冷和供暖等服务。

总之，有机朗肯循环技术是一种具有广泛应用前景的低温余热利用技术，其研究涉及到多个方面的知识和技术，需要综合考虑经济、环保、可持续等因素。

随着技术的不断发展和应用领域的不断拓展，有机朗肯循环技术将会在未来得到更广泛的应用和推广。

低温地热有机朗肯循环的设计和非设计优化程序低温地热能源是指地热水温度低于150°C的地热资源。

这种地热资源虽然温度较低，但可以作为可持续能源来进行利用。

其中一种常见的利用方式是采用有机朗肯循环（ORC）来转化为电力。

有机朗肯循环利用有机工质作为介质，将低温热源中的热能转化为机械能，再经过发电机转化成电能。

这个过程与传统燃煤火电站类似，只不过将燃煤换成了地热能。

ORC技术的优点是工作介质不冻结，可以在低温环境下稳定运行。

同时，对环境污染更小。

设计一个低温地热有机朗肯循环系统需要考虑的因素很多。

比如，需要考虑地热水的温度、流量和化学成分等。

因为地热水中含有很多杂质，所以还需要考虑清洁度等因素。

设计出来的系统，还需要考虑经济性和可靠性。

如果成本太高，可能就无法形成可持续的商业模式。

如果可靠性太低，也不能实现长期稳定的发电。

为了进行系统设计和优化，需要开发专门的计算程序。

这些程序可以计算出最适合的工作流体、涡轮进口温度和转速、换热器的大小等参数。

此外，这些程序还可以通过模拟不同的操作条件，评估系统的性能。

通过计算机模拟，还可以确定有哪些设计更加经济。

这些计算程序一般采用计算机编程语言进行编写。

开发这种程序需要有熟练的计算机编程技能和对有机朗肯循环以及地热能源的基本原理有所了解。

此外，还需要经过大量的试验和数据积累，来验证程序的有效性和准确性。

这一过程需要耗费大量的时间和精力。

通过低温地热有机朗肯循环的设计和优化程序，可以实现对低温地热能源的高效利用，不仅减少了对传统化石能源的依赖，而且对环境规划和节能减排有积极的影响。

此外，该技术还可以为地热能源的开发提供了有力的技术支持和坚实的发展保障。

ORC低温余热发电系统的变工况特性探究摘要：随着工业化的不息进步，大量低温余热能的浪费与排放成为了一个严峻的环境问题。

有机朗肯循环（ORC）低温余热发电系统的开发被认为是解决这一问题的一种有效途径。

本文通过试验探究了ORC低温余热发电系统在不同工况下的性能特点，并对其变工况特性进行了深度分析。

关键词：ORC低温余热发电系统、变工况特性、效率、能量利用1. 引言低温余热能是指工业生产过程中产生的温度低于正常室温的废热，它的有效利用对于提高能源利用率、缩减环境污染、节约能源具有重要意义。

ORC低温余热发电系统以其高效率、节能环保的特点，成为了低温余热能利用的热点探究领域。

2. ORC低温余热发电系统的基本原理ORC低温余热发电系统是将低温余热能通过传热器转化为高温的有机工质，再通过有机朗肯循环实现热能转化为电能的过程。

其基本组成包括热源、传热器、膨胀机、冷凝器和泵等。

3. 试验方法本文设计了一套试验装置来探究ORC低温余热发电系统的变工况特性。

试验过程中，通过改变传热器的供热温度、供热流量、冷凝温度等参数，采集了相应的试验数据。

4. 试验结果和分析4.1 不同工况下的效率通过试验记录和数据分析，我们得到了ORC低温余热发电系统在不同工况下的效率曲线。

发现系统效率随着供热温度的增加而增加，在一定范围内随着供热流量的增加而增加，而冷凝温度对系统效率的影响较小。

4.2 变工况下的能量利用在试验过程中，我们发现系统在部分工况下存在能量利用率低的问题。

通过分析其原因，我们发现传热器的传热效果是影响能量利用率的关键。

进一步试验探究发现，通过改变传热器的结构或接受先进的传热技术，能够显著提高能量利用率。

5. 总结通过对ORC低温余热发电系统的变工况特性进行探究，本文得出了以下结论：（1）供热温度对系统效率影响较大，应尽可能保持较高的供热温度；（2）改变传热器结构或接受先进的传热技术能够显著提高能量利用率；（3）不同工况下的系统性能存在差异，需要依据实际工况进行优化设计。

低温余热发电有机朗肯循环技术1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听上去有点高大上的话题——低温余热发电的有机朗肯循环技术。

别被这个名字吓到了，其实它的原理就像做菜一样，简单却又充满了创意。

你有没有想过，生活中那些被我们忽视的热量，竟然可以变成电？这就像在厨房里，随手一捡就能做出一道美味的佳肴。

走吧，我们一起去探探这项技术的神秘面纱。

2. 低温余热的来源2.1 什么是低温余热？首先，咱们得明白什么是“低温余热”。

简单来说，就是那些在工业生产中或是生活中产生的热量，温度一般在100℃以下，听起来是不是很普通？但是，这些热量如果用得当，可是能为我们带来不少电能。

就像是你家里的热水器，烫得发热，但如果只让它热水，不让它做点别的，那真是白白浪费了。

2.2 余热的应用场景那么，这些余热都来自哪儿呢？想象一下工厂的烟囱、汽车的排气管、甚至你那杯刚泡好的热茶，都是余热的潜力股。

可惜的是，很多时候这些热量就像个小孩子，虽然有潜力，却没人好好引导。

我们就需要像是有机朗肯循环技术那样，给这些热量找个好归宿，真是个聪明的主意呢！3. 有机朗肯循环的工作原理3.1 循环过程好，现在我们来聊聊有机朗肯循环的工作原理。

别担心，听起来复杂，其实就像是在做一场热量的“游乐园”之旅。

首先，我们有一个热源，这就是我们的低温余热。

它通过一个热交换器，把热量传递给一种特殊的有机液体。

说到这里，可能有人会问：“这有机液体到底是什么？”哈哈，简单说，它就是个能在低温下“嗨”的好东西，像个爱玩水的孩子。

3.2 发电过程当这个有机液体吸收了热量后，就会开始变成气体，像气球一样鼓起来。

这时候，气体会推动涡轮，涡轮转动就能发电。

听起来是不是很神奇？就像是把一团热气变成了电流，真是太酷了！而且，循环结束后，这些气体又会冷却，重新变回液体，整个过程就这样循环往复，就像是我们生活中的每一天，有起有落。

4. 技术的优势与挑战4.1 优势那么，这项技术有什么好处呢？首先，利用低温余热发电，可以有效提升能源利用效率。

低温余热回收有机朗肯循环技术摘要：低温余热广泛存在于高耗能行业中，有机朗肯循环（ORC）利用低温余热发电技术具有众多优势，国内外的许多学者展开了各方面的研究工作，使该技术在工业余热、地热等领域商业化成功。

在采用有机朗肯循环（ORC）发电技术时要充分考虑项目的经济效益，而不能一味地考虑余热的回收效率。

关键词：低温余热有机朗肯循环余热回收经济性分析能源是人类社会生存发展的重要物质基础，攸关国计民生和国家战略竞争力。

“节能减排”是我国可持续发展的一项长远发展战略，也是我国的重要基本国策，随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，我国能源需求刚性增长，资源环境问题仍是制约我国经济社会发展的瓶颈之一，节能减排依然形势严峻、任务艰巨[1]。

加大节能减排设备的研发，即减少能源浪费和环境污染，将创造巨大的经济效益和社会效益。

工业低温余热广泛存在于电力、钢铁、有色金属、建材、石油、化工、煤炭等高耗能行业中，据工信部统计，目前，在七大高耗能行业中余热总资源量约3.5亿吨标煤，其中200℃以下的低品位余热资源约占总余热资源的54%左右，如果将此余热资源加以转换，将可实现约1840万KW的装机规模。

有机朗肯循环（ORC）发电原理有机朗肯循环（ORC）发电系统和传统的朗肯循环发电系统原理相同，区别在于有机朗肯循环采用低沸点的有机工质作为循环工质，最大限度的回收余热资源。

有机朗肯循环（ORC）发电系统主要设备包括：换热器（蒸发器和冷凝器），低沸点工质透平压缩机，膨胀机和发电机等（如图1所示）。

图1 有机朗肯循环（ORC）发电系统图有机朗肯循环（ORC）发电系统主要包括以下4个过程。

：（1）低温低压液体有机工质通过工质泵升压后进入蒸发器中（1-2过程），有机工质泵做功：式中：m——有机工质质量流量（Kg/s）h1——工质泵入口有机工质焓值（KJ/Kg）h2——工质泵出口有机工质焓值（KJ/Kg）——工质泵出口等熵工质焓值（KJ/Kg）——工质泵效率（2）高压低温有机工质进入蒸发器后，被高温流体加热，变成高温高压蒸汽（2-3-4过程），有机工质吸热量为：式中：——蒸发器入口工质焓值（KJ/Kg）——蒸发器出口工质焓值（KJ/Kg）（3）高温高压蒸汽进入膨胀机做功，膨胀机进而拖动发电机发电（4-5过程），膨胀做功量为：式中：——膨胀机入口工质焓值（KJ/Kg）——膨胀机出口工质焓值（KJ/Kg）——膨胀机等熵膨胀效率（4）膨胀后的低压低温蒸汽进入冷凝器，和循环冷却水进行换热，冷却成低温低压液体有机工质，完成整个循环（5-6-1过程）。

低温有机朗肯循环余热发电技术目录1.低温余热发电概述 (1)2.ORC发电原理及流程 (2)3.ORC发电机组设备配置 (3)4.ORC发电机组特点 (3)5.低品位余热利用螺杆膨胀机发电系统技术原理 (4)6.膨胀机与换热器是有机朗肯循环系统的核心部件 (5)7.ORC螺杆膨胀发电机组对余热的利用 (6)7.1.市场背景 (6)7. 2.ORC原理 (7)7.3.ORC膨胀机人员适用范围及类别 (8)7.3.1.螺杆膨胀机分类 (8)7.3.2.ORC膨胀机热源适用范围 (8)7.3.3.类别 (8)8.余热利用解决方案 (9)8.1.热水（热液）余热回收 (9)8.2.低压蒸汽余热回收 (10)8. 3.柴油机余热利用 (13)1.低温余热发电概述目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率都在50%以上，美国的能源利用率己超过60%,而我国只有30%左右。

我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充分利用。

低温热源泛指温度小于250°C但大于80°C的热源，包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。

在工业领域中，一般低温余热指的是200°C以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水；150°C以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。

由于这部分余热其品位较低，回收系统初期投资大，回收期长，因此，在相当长的一段时间里低温余热资源都没有引起足够的重视。

低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽、热水等所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。

该技术利用余热而不直接消耗能源，不仅不对环境产生任何破坏和污染，反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。

由于低温余热发电大部分利用的是温度小于150°C的热源，此时传统的以水（蒸汽）为循环工质的发电系统由于产生的蒸汽压力低，导致发电效率较低，无法产生经济效益。

现代商贸工业２０２０年第９期１９９㊀基金项目:西南科技大学城市学院２０１９年学科建设项目(校级)(２０１９X K J S ０３),项目负责人:刘东.作者简介:赵俊林,西南科技大学城市学院大三在读学生;秦虹(１９９１－),女,汉族,重庆人,硕士,助教,从事能源环境㊁工业节能㊁流动稳定性㊁制冷与热泵技术,风路结构优化等方面的研究(通讯作者).有机朗肯循环低温余热发电系统综述赵俊林㊀秦㊀虹(西南科技大学城市学院,四川绵阳６２１０００)摘㊀要:当下我国能源形势日趋严峻.我国有大量低温余热资源没有得到有效利用,包括太阳能㊁地热能㊁工业余热等低温余热资源.以工业余热为例,我国工业能耗的５０％左右没有得到利用,而是通过各种形式的余热直接排放.导致严重的能源和环境问题.在低温余热的研究中,学者发现,余热发电不仅可以实现余热资源的循环利用,而且有利于环境保护.现有的回收技术对低温余热资源回收率较低.因此,提出了有机朗肯循环低温余热发电(O R C )技术,以实现低温余热的有效利用,并提高能源利用率,改善环境问题,具有显著的社会效益和经济效益.介绍了有机朗肯循环发电的原理,有机工质㊁膨胀机㊁工质泵和换热器的优选,以及O R C 余热发电技术的发展前景.关键词:有机朗肯循环;低温余热回收;利用率;膨胀机的优选中图分类号:T B ㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀d o i :１０．１９３１１/j．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０２０．０９．０９５０㊀引言我国低温余热资源丰富,其中工业余热资源可回收率高达６０％,尤其是在钢铁㊁化工㊁石油与石化等行业.目前,我国余热资源回收利用率较低,大型钢铁企业余热利用率最高仅为５０％,提高余热利用率的潜力较大.１㊀有机朗肯循环发电系统简介有机朗肯循环发电系统(O r g a n i cR a n k i n eC yc l e ,简称O R C )主要由换热器㊁膨胀机㊁发电机和工质泵四部分组成.有机工质从蒸发器的余热中吸收热量,产生具有一定压力和温度的蒸气.推动膨胀机运转,推动发电机发电.膨胀机排出的废气将热量释放到冷凝器的冷却水中,冷凝成液态,最后在工质泵的帮助下返回换热器,完成一个热力循环,从而实现对低温余热的回收利用.图１所示为O R C 低温余热发电系统示意图.图１㊀有机朗肯循环低温余热发电系统示意图１．１㊀低温余热资源简介低温余热资源是指企业在生产过程中产生的热量没有得到有效利用.它具有分散性强㊁形式多样㊁产业分布不均㊁资源质量差异大等特点.低温余热可通过有机朗肯循环转化为机械能㊁电能加以利用,对降低企业能耗㊁减少不可再生能源消耗㊁环境保护具有重要意义.我国的低温余热资源总量巨大,余热主要来源于钢铁㊁水泥㊁玻璃㊁等工业余热,以及地热㊁生物质能㊁太阳能等可再生低温能源,节能潜力巨大.因此,加强低温余热资源的回收利用,不仅可以降低我国的能源消耗,还可以提高能源利用水平,而且有效解决了环境和生态问题.１．２㊀O R C 低温余热发电技术研究利用现状国外对于低温余热的研究开始于２０世纪７０年代,其中对O R C 系统进行研究的更早,早在２０世纪２０年代初期,就有人开始研究使用苯醚为工质的有机朗肯循环系统.总结了国外一部分O R C 系统设备生产商及相应的技术参数,研究发现比较适合用于３００ħ以下的余热热源.工业余热资源回收潜力和余热发电环保效应巨大,美国M T I 公司曾经建造了利用炼油厂为余热(１１０ħ)的O R C 系统,该系统运用单级向心透平,有机工质为R １１３,输出功率约为１１７４KW .O R MA T 公司和日本曾建造了以工业废热为热源的O R C 系统,最终取得了良好的社会和经济效益.太阳能有着资源丰富,对环境无任何污染的优点,缺点是太阳能具有即时性,不易保存,且能流密度低,热源温度低,但将太阳能和O R C 系统结合起来发电是具有可行性的.最具代表的是美国的S E G S ,总发电量达到３５４MW ,单系统的最大装机容量为８０MW ,是目前世界上最大的太阳能热电系统.烟气余热O R C 发电系统,在国内有辊道炉热空气工程管理与技术现代商贸工业２０２０年第９期２００㊀㊀低温余热O R C 发电项目,介质是从辊道炉排放的热空气,为了对企业多余热量的热空气加以利用,考虑了采用P u r eC y c l eO R C 低温发电机组回收该部分余热进行发电,这也促进了节能减排的进一步发展.美国O R MA T 公司是目前地热O R C 发电技术最为先进的公司,该公司大多数项目平均发电量都在１０MW 以上.但地热源缺点是存在钻探困难㊁水中矿物杂质难以分离等问题,我国西藏那曲地热电站采用了O R MA T 公司的设备,于１９９３年１１月正式投入生产,后因结垢问题严重未能正常运行,最终关停.２㊀有机工质的选择在O R C 低温余热发电系统中,有机工质的研究和选择是最重要的内容之一,因为有机工质的物理性质对热源的回收效率起着决定性的作用,并对系统组件的设计难度有重要影响.例如,工质的冷凝压力高,会导致密封系统设计难度高.由于O R C 系统回收的是低温余热,为了使工作介质在较低温度下汽化,应采用沸点较低的有机工作介质.同时,低沸点有机工作介质还应具有以下理想特性:低临界压力和临界温度,良好的干湿性能,低粘度,低表面张力,高循环效率,较高的安全性和环境友好性.在这一方面的研究就有:王怀信等人设计了以低温地热为热源的热电联产系统,并对不同工质展开了研究,最后推荐采用E －１７０,R－６００,R－１４１b 作为该系统工质.王辉涛等人运用热动力循环的分析方法,分析了１０种干流体有机工质,最后推荐R－２２７e a 为中低温地热发电O R C 系统的有机工质.不同的有机工质适合于不同的应用条件,因此不同文献推荐使用的有机工质也各有不同.国内研究根据各自情况采用较多的有机工质是R－２４５f a ㊁R－１２３和R－１３４a .３㊀设备选型３．１㊀工质泵的选择工质泵是O R C 低温余热发电系统的基本组成部分,是将冷凝器的低温低压液体有机工质经绝热增压后,高压输送到蒸发器入口的装置.作为一种成熟的产品,市场上有多种工质泵.研究发现,以下泵适用于O R C 低温余热发电系统:液压隔膜泵,具有压力高㊁适用于危险化学介质㊁维护简单等特点;立式离心泵采用变频调速㊁机械密封;多级离心泵可实现更高的扬程和设定压力;多级离心泵是在离心泵级内安装两台或两台以上具有相同功能的离心泵,相对于活塞泵等往复泵能输送更多的流量.３．２㊀膨胀机的选择膨胀机是O R C 余热发电系统中的核心设备,它是将蒸发器出口的高温高压的有机饱和蒸气的热能转化为机械能从而对外做功的设备.膨胀机按工作性质和结构的不同,可分为速度式和容积式膨胀机.速度式膨胀机适用于大流量场合,其输出功率和转速相应较高.小流量,大膨胀比的场合采用容积型膨胀机较为合适.现目前研究较多的是螺杆膨胀机和径流式透平膨胀机.螺杆膨胀机有较为成熟的工业应用,适合行业较多,目前我国已成功研制出了１０KW 和４０KW 的单螺杆膨胀机的样机.在国外代表厂家有GMK 和E l c t r a t h e r m 等.最后是径流式透平膨胀机,其等熵膨胀效率较高,可达８５％;密封性良好,应用范围广泛,有着流量大㊁装机功率大等特点.不足之处是价格昂贵㊁投资回收期长.３．３㊀发电机的选择一般O R C 发电系统选择使用异步电机,考虑因素是系统控制问题,异步电机对转速控制要求不高,在热源不稳定的情况下,电机对机组有较大工况的变化范围适应性较强.O R C 发电机组的装机容量和对电网的冲击较小,并网更方便,功率较大,运用范围更广.３．４㊀换热器的选择蒸发器和冷凝器统称为换热器,其作用和工作原理一样.在O R C 发电系统中换热器类型的选用对机组效率与经济技术性影响较大.现目前运用于O R C 发电系统的换热器有管壳式换热器和板式换热器,相对而言,管壳式换热器较平板式换热器运用更多,而板式换热器与常规的管壳式换热器相比,传热系数较高,在一定的范围内有取代管壳式换热器的趋势.４㊀结论本文介绍了有机朗肯循环发电系统的基本原理,分析了O R C 低温余热发电技术的现状,展开了对该系统设备选型,有机工质选择等方面的研究,现得出以下结论:(１)我国低温余热资源潜力巨大,回收利用率有待提升,O R C 发电技术市场潜力大.(２)目前国内O R C 低温余热发电技术发展空间很大,仍有多项关键技术需要解决.(３)不同的余热源所适应的条件也不同,要根据余热条件和需求,具体分析,综合利用,系统优化设计对于O R C 发电系统意义重大.(４)O R C 余热发电技术实现对低温余热的有效应用,提高能源的利用效率,改善环境问题,具有显著的社会和经济效益.(５)应多展开实验方面的研究,在成熟可靠的基础上加快O R C 发电技术的实际运用,早日并入电网,实现大规模的商业化运行,缓解我国传统能源发电的压力.参考文献[１]王大彪,段捷,胡哺松,等．有机朗肯循环发电技术发展现状[J ]．节能技术,２０１５,３３(０３):２３５Ｇ２４２．[２]C U O T a o ,WA N G H u a i x i n ,Z HA N G S h e n g j u n ．F l u i d sa n d p a Ｇr a m e t e r s o p t i m i z a t i o n f o ran o v e l c o g e n e r a t i o ns y s t e m d r i v e nb yl o w Ｇt e m p e r a t u r e g e o t h e r m a ls o u r c e s [J ]．E n e r g ,２０１１,３６(５):２６３９Ｇ２６４９．[３]王辉涛,王华,葛众．中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择[J ]．昆明理工大学学报:自然科学版,２０１２,３７(１):４１Ｇ４６．。

有机朗肯循环过程的优化与控制研究有机朗肯循环是一种用于发电的热力循环过程，它能够提高能源利用效率并减少环境污染。

本文将对有机朗肯循环的优化与控制进行详细研究。

一、引言有机朗肯循环是一种基于朗肯循环的改进型热力循环过程，通过使用有机工质代替传统的水蒸汽，可以在相同的工作温度下获得更高的效率。

有机朗肯循环在能源领域受到广泛关注，并被应用于各种发电系统中。

二、有机朗肯循环的原理有机朗肯循环利用了有机工质的特性来提高能源转换效率。

相比于水蒸汽，有机工质具有较低的沸点和较低的凝结温度，因此可以在较低温度下进行蒸汽发生和冷凝。

这使得能量转换过程更加高效，并且可以适应不同温度范围内的热源。

三、优化方法1. 工质选择：选择合适的有机工质是优化有机朗肯循环过程的关键。

工质的选择应考虑其热物性、环境友好性以及可获得性等因素。

常用的有机工质包括R245fa、R123等。

2. 循环参数优化：通过调整循环参数，如循环压力、温度等，可以进一步提高有机朗肯循环的效率。

优化的目标是在保证系统安全和稳定运行的前提下，最大限度地提高能源转换效率。

3. 热源匹配：有机朗肯循环的热源可以是各种能源，如太阳能、地热能等。

通过合理匹配热源和有机工质的特性，可以实现更高效的能量转换。

四、控制策略1. 温度控制：在有机朗肯循环中，温度是一个重要的控制参数。

通过采用先进的温度控制策略，如模型预测控制（MPC）、比例积分微分（PID）控制等，可以实现对温度变化的精确控制。

2. 压力控制：有机朗肯循环中的压力也需要进行精确控制。

合理选择压力传感器，并结合先进的压力控制算法，可以实现对压力的准确控制，保证系统的稳定运行。

3. 流量控制：有机朗肯循环中的流量控制也是一个重要的方面。

通过采用流量传感器和先进的流量控制算法，可以实现对流量的准确控制，提高能源转换效率。

五、实验与仿真为了验证优化与控制策略的有效性，可以进行实验与仿真研究。

通过建立有机朗肯循环系统的数学模型，并结合实际操作条件进行仿真分析，可以评估不同优化与控制策略对系统性能的影响。

废热回收发电的低温朗肯循环模拟与优化APP技术稿第2期【本期由创举科技冠名播出，想了解更多点击】随着能源的短缺以及环境的压力，提高工厂等地方的能量的利用效率具有重要的意义。

一直以来为提高能源的利用效率，经常采用蒸汽朗肯循环对高温流体进行热量回收并且进行发电。

特别是在燃烧等大量放热过程中，其燃烧后尾气具有大量的热值，为对其进行利用则经常结合蒸汽朗肯循环进行发电。

一般在工业生产中，将热源分为三种：大于600℃的为高温热源；大于300℃小于600℃的为一般热源；小于300℃的为低温热源；在蒸汽朗肯循环中，当其热源温度一般大于350℃才能保证其发电过程具有较高的热效率，具有一定的经济价值。

因此，在生活生产中存在大量的低温废热无法被利用，而如何对其进行废热回收提高能量的利用效率具有重大的研究前景。

有机朗肯循环其朗肯循环的模型与蒸汽朗肯循环一致，但其主要的特点为采用有机溶剂作为工作介质来进行工作。

由于有机物具有低沸点的性质，使得其更容易在蒸发器中蒸发汽化，对此可以将这些物质对低温余热进行回收发电。

对于一般的有机溶剂的物性数据在化工专业软件Aspen Plus中具有详细的数值，因而采用Aspen Plus软件对有机朗肯循环进行模拟和优化不仅具有较高的准确性，而且通过模拟计算后对于进一步提高其过程的能量利用效率，具有重大的意义。

Fig.1有机朗肯循环工艺流程图其废热发电的工艺流程图如图1所示，其主要设备包括蒸发器、透平、冷凝器以及泵设备。

整个流程中以有机物质作为工作介质，工作介质首先通过泵加压到一定的压力，然后在蒸发器中进行蒸发利用废热，加热后的饱和蒸汽或者过热蒸汽进入膨胀机进行做功并传至发热装置进行发电。

被减压膨胀后的疲气则进入冷凝器进行冷凝并变成饱和液体，然后再用泵加压至蒸发器实现整个循环。

在整个过程中，原理为利用低温废热进行废热发电，因此在评判整个有机朗肯循环的能量利用效率时通常以为指标进行衡算。

本文以恒温230℃为废热源温度，对以热源能量为1MW下的朗肯循环的模拟与优化如下：1.1工作介质的选择对于有机朗肯循环的工作介质的选择主要从环保，安全等各个角度进行考虑。