烟气余热有机朗肯循环发电系统介绍

低温余热发电循环技术一、低温余热发电低温余热发电技术是通过回收低于300～400℃的中低温的废蒸汽、烟气所含的低品位的热量来发电，它将低品位的或废弃的热能转化为高级能源——电能。

二、低温余热发电循环技术1、朗肯循环朗肯循环一般指蒸汽郎肯循环，适用于烟气高于350℃以上的余热。

在朗肯循环中，水在锅炉（或余热锅炉）中被加热，产生高温和高压蒸汽。

该蒸汽流过汽轮机时急剧膨胀后冷却至低温、低压的尾气，该汽轮机驱动一台发电机发出电力。

从汽轮机排出的尾气被具有环境温度的空气，或被来自冷却水池或冷却塔中的冷却水冷却成水。

凝结水接着被泵入锅炉重复上述过程。

这种简单的朗肯循环框图如图一所示。

朗肯循环电厂的效率较差，即使是容量最大、采用朗肯循环的最新型的燃煤电厂，一般来说其循环效率都超不过35%（目前国内亚临界参数燃煤电厂的循环效率已达38%，超临界和超超临界参数的燃煤电厂的循环效率分别可达40和43%左右），也就是说燃料燃烧产生的总热量中仅有35%被转换成了热能。

这65%的能量损失是由于一系列的原因造成的。

其中约15%的能量损失是由于燃料中的水分、炉墙的热辐射、排烟损失和自耗电所造成的。

朗肯循环是目前槽式太阳能热电站中广泛采用的动力循环模式, 用太阳热加热集热器中的导热油,经过换热产生蒸汽, 驱动汽轮机带动发电机发电代表性的电站有美国的SEGS 系列电站, 西班牙的Andaso l 系列电站等。

2、有机朗肯循环有机朗肯循环采用高分子量有机工质（如正戊烷）, 相变温度低, 可以从温度较低的热源吸热, 并转化为电能。

主要优点是运行温度较低, 可以将槽式集热温度由390°降到304°,降低集热损失; 采用有机工质, 电站可以建在缺水的沙漠地区。

有机朗肯循环系统的主要缺点是循环效率低, 气温较高时比蒸汽循环低15% ~ 25% ，同时成本较高。

3、卡琳娜循环卡琳娜循环系统适合中低温余热利用，是实现200℃以下热电转换最有效的途径。

有机朗肯循环发电有机朗肯循环发电是一种利用有机工质进行发电的循环过程。

它是一种环保、高效的发电方式，可以有效地利用能源资源，减少对环境的污染。

在这个循环过程中，有机工质在高温下蒸发，驱动涡轮机转动，从而产生电能。

有机朗肯循环发电的基本原理是利用有机工质的特性来实现能量转换。

有机工质通常是一种具有较低沸点和较高饱和蒸汽压的液体，比如丁烷、异丁烷等。

在循环中，有机工质首先被加热到高温状态，使其蒸发成为高温高压的蒸汽。

然后，蒸汽通过涡轮机驱动涡轮旋转，产生机械能。

最后，机械能通过发电机转化为电能。

整个过程中，有机工质会冷却下来，重新变为液体状态，并重新进入循环，完成再次发电的准备。

有机朗肯循环发电的优势在于其高效性和环保性。

由于有机工质具有较低的沸点和较高的饱和蒸汽压，所以在循环过程中可以充分利用热能，提高能量的利用率。

同时，由于有机工质是可再生的，所以可以循环使用，减少能源的消耗和环境的污染。

相比传统的燃煤发电和核能发电，有机朗肯循环发电可以减少二氧化碳和其他有害气体的排放，对环境的影响更小。

有机朗肯循环发电的应用领域主要是在小型和中型发电站。

由于有机工质的特性限制，该技术在大型发电站中的应用受到一定的限制。

然而，在一些偏远地区和岛屿地区，由于电力供应的困难，有机朗肯循环发电可以成为一种可行的选择。

此外，由于有机朗肯循环发电对环境的影响较小，因此在一些环保倡导者中也受到了广泛关注和推崇。

虽然有机朗肯循环发电具有很多优势，但也存在一些挑战和问题。

首先，有机工质的选择和性能对发电效果有着重要的影响，需要针对不同的应用场景进行优化。

其次，有机朗肯循环发电的成本相对较高，需要进一步降低成本才能提高竞争力。

此外，该技术的安全性和稳定性也需要进一步加强，以确保发电过程的可靠性和安全性。

总的来说，有机朗肯循环发电是一种环保、高效的发电方式，具有广阔的应用前景。

随着技术的不断发展和完善，相信有机朗肯循环发电将成为未来能源领域的重要组成部分。

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。

有机朗肯循环低温余热发电系统综述作者：赵俊林秦虹来源：《现代商贸工业》2020年第09期摘要：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、地热能、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（ORC）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、膨胀机、工质泵和换热器的优选，以及ORC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：TB ; ; 文献标识码：A ; ; ;doi：10.19311/ki.1672-3198.2020.09.0950 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、化工、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。

1 有机朗肯循环发电系统简介有机朗肯循环发电系统（Organic Rankine Cycle，简称ORC）主要由换热器、膨胀机、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溫度的蒸气。

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ORC低温余热发电系统示意图。

1.1 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、形式多样、产业分布不均、资源质量差异大等特点。

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用于低温余热利用的技术，可以将废热转化为有用的能量。

本文将对有机朗肯循环低温余热利用技术进行综述，介绍其原理、应用领域和研究进展。

一、原理有机朗肯循环是一种基于有机工质的热力循环系统，通过将废热传递给有机工质，使其蒸发产生蒸汽，然后通过蒸汽推动涡轮机发电。

其循环过程包括蒸发、膨胀、冷凝和压缩四个阶段。

在蒸发阶段，废热使得有机工质蒸发产生高温高压蒸汽；在膨胀阶段，蒸汽推动涡轮机转动，从而将热能转化为机械能；在冷凝阶段，蒸汽被冷却并凝结成液体；在压缩阶段，液体工质被压缩并送回蒸发器，循环再次开始。

二、应用领域有机朗肯循环低温余热利用技术在许多领域都有广泛的应用。

首先是工业领域，工厂和生产设备产生的废热可以通过有机朗肯循环系统转化为电能，提高能源利用效率。

其次是能源领域，包括火电厂、钢铁厂、石化厂等能源设施的余热利用，可以减少二氧化碳等温室气体的排放，降低环境污染。

此外，有机朗肯循环技术还可以应用于冷链物流、船舶、地热能等领域，实现低温余热的高效利用。

三、研究进展近年来，有机朗肯循环低温余热利用技术得到了广泛的研究和应用。

研究人员通过改进有机工质的性能，提高循环系统的热效率。

例如，采用新型的有机工质，如R245fa、R123等，具有较低的沸点和蒸发热，能够更好地适应低温余热的利用。

此外，通过优化循环系统的结构和工艺参数，如增加蒸发器的换热面积、改进涡轮机的设计等，也能够提高系统的热效率和发电性能。

有机朗肯循环低温余热利用技术的研究还面临一些挑战。

首先是工质的选择和性能优化，不同的应用领域需要选择适合的有机工质，并对其进行性能改进。

其次是循环系统的热力学分析和优化设计，需要考虑循环过程中的传热、传质和流体动力学等多个方面的因素。

此外，还需要解决循环系统的稳定性和可靠性问题，确保系统长时间运行稳定且安全可靠。

有机朗肯循环低温余热利用技术在能源和环境保护方面具有重要的意义。

102℃常压余热蒸汽有机朗肯循环模拟及经济性分析余热利用是一种节能减排的重要途径，余热蒸汽有机朗肯循环是一种常用的余热利用技术。

在常压条件下，余热蒸汽可以被用于驱动有机兰肯循环发电，从而实现余热的高效利用。

本文将对102℃常压余热蒸汽有机朗肯循环进行模拟及经济性分析。

首先，我们需要了解余热蒸汽有机朗肯循环的基本原理。

有机朗肯循环是一种热力循环系统，其工质是有机物质，通过蒸汽的冷凝和蒸发过程，实现热量转换为机械能。

在此基础上，余热蒸汽有机朗肯循环是在余热蒸汽的基础上进行优化设计的循环系统，通过在余热蒸汽中加入有机工质，实现对余热的高效利用。

接下来，我们进行模拟分析。

首先，我们需要确定余热蒸汽的参数，包括温度、流量等。

在这里，我们以102℃温度的常压余热蒸汽为例进行模拟。

其次，我们需要选择适合的有机工质，常见的有机工质包括丙烷、丁烷等。

然后，我们建立余热蒸汽有机朗肯循环的数学模型，并利用热力学原理进行计算分析，包括热效率、功率输出等指标。

在进行经济性分析时，我们需要考虑投资成本、运营成本和收益等因素。

首先，投资成本包括设备购置费用、安装费用等。

其次，运营成本包括维护费用、能源消耗费用等。

最后，收益方面一般以发电收益为主要考量指标。

综合考虑以上因素，我们可以对102℃常压余热蒸汽有机朗肯循环进行经济性评估。

根据计算结果，可以得出该系统的投资回收期、内部收益率等指标。

通过对比不同方案的经济性分析结果，可以找出最经济、最合理的方案。

总的来说，余热蒸汽有机朗肯循环是一种有效的余热利用技术，通过模拟和经济性分析可以得出该技术的可行性和经济性。

在实际工程中，可以结合具体情况进行设计和优化，以实现对余热的高效利用，减少能源消耗，降低环境污染，最终实现可持续发展目标。

有机朗肯循环系统研究综述
有机朗肯循环系统是一种利用有机物质作为工质的热力循环系统，具有高效率、环保等优点，近年来得到了广泛的研究和应用。

本文综述了有机朗肯循环系统在领域中的研究进展，主要包括以下几个方面：
1.有机朗肯循环系统的工作原理和热力学性质。

介绍了有机朗肯循环系统的基本工作原理，包括压缩、加热、膨胀和冷却等过程，并讨论了其热力学性质。

2.有机朗肯循环系统的工质选择和评价。

综述了各种有机物质作为工质的优缺点，并对工质的选择和评价进行了分析和总结。

3.有机朗肯循环系统的性能分析和优化。

介绍了有机朗肯循环系统的性能分析方法和优化技术，包括热效率、质量效率、功率输出等指标的计算和优化方法。

4.有机朗肯循环系统的应用领域。

综述了有机朗肯循环系统在不同领域的应用情况，包括太阳能、地热能、废热回收等领域，同时也指出了其在实际应用中存在的问题和挑战。

综合以上几个方面的综述，对有机朗肯循环系统的研究现状和未来发展进行了总结和展望，认为其具有广阔的应用前景和发展潜力，但也需要进一步完善和深入研究。

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科技成果——有机朗肯循环低温余热发电系统成果简介我国能源形势严峻的根本原因在于用能效率低下，我国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.3%、美国的28.6%。

我国工业用能中近60-65%的能源转化为余热资源，其中温度低于350℃以下的低温余热约占余热总量的60%，提高用能效率的有效方式之一，便是对这部分余热资源进行有效的回收利用。

本项技术是采用有机工质朗肯循环推动膨胀动力机的低温余热发电的技术系统，适用于冶金、建材、化工等有大量低温余热的产业领域，还可以作为可再生能源的发电系统，推广到可再生能源产业领域。

技术原理本系统的创新点在于将低沸点有机工质用于热力循环中的热交换过程，有效实现低温余热换热；还在于利用膨胀动力机将有机工质产生的高压蒸汽转化为发电机驱动力，从而实现低温余热资源发电，膨胀动力机还可以拖动风机，水泵等设备。

本系统突破了现有低温循环发电系统对于余热温度的最低要求，可用温度最低降至80℃（低于80℃系统经济性会降低），实现了低温余热资源的最大化利用。

本系统主要包括蒸发器、冷凝器、工质泵、有机工质余热锅炉、膨胀动力机和发电机等设备。

在核心设备的选用方面，膨胀动力机可选择螺杆膨胀机、涡轮机等设备。

其中螺杆膨胀机投资少、运行费用低、寿命长、安全可靠、易于维修，并且具有操作简单、不暖机、不盘车、不发生喘振、对介质品质要求不高、可无人值守全自动工作的特点，尤其适宜结合低沸点有机工质应用于低于350℃的低温、低压余热回收利用；而采用涡轮机占地小，效率高，造价低，特别适用于余热量较大的场合，常被国外同类系统所选用。

低温有机工质可选择R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等工作介质，对于不同类型、不同温度的热源应当选取不同的工质，并且工质的优选也会影响到系统的运行效率。

技术水平国际先进应用前景目前余热利用技术受到各方面重视，我国余热资源多，用户需求量大，应用前景广阔。

采用低沸点有机工质作为热力循环的工质与低温余热换热，通过产生高压蒸汽推动螺杆膨胀机、汽轮机或其他膨胀动力机带动发电机发电，把大量废弃的余热转变为电力，节约了企业的电能消耗，提高了能源利用率，收到可观经济效益与环境效益。

科普文| ORC技术简介——张雄波| 节能减排，节能增效，节能环保ORC技术简介 ( 科普 )ZhangXB 2017 一、有机朗肯循环概念有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，简称ORC)利用有机工质低沸点的特性。

在低温条件下有机工质被加热即发生蒸发，工质汽化后获得较高的蒸气压力，推动膨胀机做功，从而将低品位热能转换为高品位的机械能和电能。

因此，有机朗肯循环发电技术，是一项将工业生产过程中产生的中低品位余热加以回收利用，转化为高品位电能的节能减排技术。

二、发电机组技术原理ORC发电机组由有机工质、蒸发器、透平膨胀——发电一体机、冷凝器、工质泵、发电控制系统和并网系统等几部分组成。

ORC机组详细原理如下： （1）高温流体吸收工业余热后，进入蒸发器加热有机工质，有机工质在蒸发器中被加热为高压蒸气（状态点1）；（2）高压蒸气进入透平膨胀做功，成为低压蒸汽（状态点2），带动发电机产生电能；（3）膨胀后的低压蒸气进入冷凝器，被冷却为低温低压工质流体（状态点3）；（4）工质流体通过增压泵升压后（状态点4）再次进入蒸发器，经加热达到饱和液态、饱和气态、过热气态（状态点1），从而完成整个循环。

图1 有机朗肯循环ORC发电机组原理图有机朗肯循环发电机组工作的关键过程是：中低温余热加热有机工质成为蒸汽→有机工质蒸汽驱动涡轮透平做功→发电机向外输出高品质电能。

因此，涡轮透平---发机一体机是ORC发电机组的核心设备。

其中透平最主要的部件是叶轮，具有沿圆周均匀排列的叶片，被安装在透平轴上。

流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转。

透平轴经齿轮传动带动发电机工作，输出电能。

图2 涡轮透平结构图整机发电机组图示如下所示：三、整个ORC发电系统组成整个ORC发电系统包括四部分：热水回路(红色管路)、有机工质回路(绿色管路)、冷却水回路(蓝色管路)、电网(黄色部分)。

CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2016年第35卷第12期·3858·化 工 进 展船舶烟气余热驱动有机朗肯循环的系统性能分析朱轶林1，李惟毅1，孙冠中2，唐强3，高静1，曹春辉1（1中低温热能高效利用教育部重点实验室（天津大学），天津 300350；2区域能源系统优化教育部重点实验室（华北电力大学），北京 102206；3低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室（重庆大学），重庆 400030） 摘要：利用设计的有机朗肯循环系统回收船舶柴油机的排气能量，考虑冷却水循环，分析了蒸发温度、膨胀比对系统性能的影响。

定义经济性函数为系统所需总换热面积和净输出功的比值，而综合评价函数为经济性目标函数和㶲效率的加权和，以不同的优化目标函数，确定了适用于有机朗肯循环系统的最佳冷凝温度。

研究结果表明，在一定膨胀比下，热效率随着蒸发温度的升高先增大再减小，存在最佳蒸发温度；优化目标函数不同，系统存在不同的最佳冷凝温度，以综合评价函数为优化目标，可确定较优的最佳冷凝温度；以R245fa 为工质时，最佳蒸发温度为390K ，最佳冷凝温度为316K ，膨胀比为6.6，热效率可以达到12%；工质的选择对系统性能有很大影响，不同评价指标下系统的性能分析也不同。

关键词：有机朗肯循环；余热回收；经济性能；效率；参数优化中图分类号：TK 12 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）12–3858–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.12.018Performance analysis for waste heat recovery system of ship diesel enginebased on organic Rankine cycleZHU Yilin 1，LI Weiyi 1，SUN Guanzhong 2，TANG Qiang 3，GAO Jing 1，CAO Chunhui 1（1Key Laboratory Low-grate Energy Utilization Technologies and Systems ，Ministry of Education （Tianjin University ），Tianjin 300350，China ；2Key Laboratory of Regional Energy System Optimization ，Ministry of Education （North ChinaElectric Power University ），Beijing 102206，China ；3Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies andSystems ，Ministry of Education （Chongqing University ），Chongqing 400030，China ）Abstract ：An organic Rankine cycle （ORC ）was designed to recover the exhaust energy from the ship diesel engine. Considering the cooling water circulation ，the effects of evaporation temperature and expansion ratio on the system performance were analyzed. The economic objective function is defined as the ratio of heat exchanger area required to the system net power output. The comprehensive evaluation function is the weighted sum of the economic objective function and exergy efficiency. The optimum condensation temperature is determined by taking different optimization objectives. The results showed that the thermal efficiency increased first with the rise of evaporation temperature and then decreased. There is the optimal evaporation temperature under a constant expansion ratio. The system has different optimal condensation temperatures with different optimization objectives. It is better to determined the optimal condensation temperature using the comprehensive evaluation function as the optimization objective. The optimal evaporation temperature of the ORC system with源利用与节能、燃烧与污染控制、能源与环境工程。