有機朗肯循環(huán)(ORC)在中低溫熱能回收領域有著普遍的應用，但在中低溫范圍內很多熱源工況存在較強的波動，如太陽熱能，工業(yè)或內燃機煙氣余熱等。ORC系統(tǒng)在變工況熱源驅動下可能會產生如下問題：系統(tǒng)吸熱過多導致系統(tǒng)內溫度、壓力過高，工質裂解；系統(tǒng)吸熱不足而導致膨脹機液擊，系統(tǒng)無法正常運行。因此，研究ORC系統(tǒng)在變工況熱源下的動態(tài)運行情況變得十分重要。以ORC系統(tǒng)在變工況熱源下的動態(tài)特性為主要研究對象，采用實驗研究與仿真模擬相結合的研究方法。ORC技術不但用于水泥工廠的余熱發(fā)電廠，也用于其他工業(yè)。江西230kwORC低溫發(fā)電機組
研究了不同熱源溫度下ORC系統(tǒng)的變工況性能，分析了不同熱源溫度下固定透平效率與動態(tài)透平效率下ORC系統(tǒng)的性能。得出如下結論：透平效率隨蒸發(fā)溫度的降低或者冷凝溫度的升高而增大，在不同運行參數(shù)及不同工質條件下，透平效率差異較大，更大可達0.151。采用動態(tài)透平效率后，系統(tǒng)凈輸出功增加趨勢減緩，且工質排序發(fā)生了改變。在給定熱源條件下，選取不同的透平效率，更優(yōu)工質及更佳運行參數(shù)也不同。對于固定透平效率ORC系統(tǒng)，若側重于系統(tǒng)產品?單價，則異戊烷為更優(yōu)，若側重于系統(tǒng)單位凈輸出功投資成本，則戊烷為更優(yōu)工質，更佳蒸發(fā)溫度與冷凝溫度分別為377.10K和323.70K。而對于動態(tài)透平ORC系統(tǒng)而言，戊烷為更優(yōu)工質，更佳蒸發(fā)溫度與冷凝溫度則分別為374.05K和324.34K。ORC低溫發(fā)電機組制作ORC余熱發(fā)電技術改善環(huán)境問題。
有機朗肯循環(huán)是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術，由蒸發(fā)器、膨脹機、冷凝器和工質泵組成，如下圖所示。有機朗肯循環(huán)的工質是低沸點、高蒸汽壓的有機工質，工質在蒸發(fā)器中從低溫熱源中吸收熱量產生有機蒸氣，進而推動膨脹機旋轉，帶動發(fā)電機發(fā)電，在膨脹機做完功的乏氣進入冷凝器中重新冷卻為液體，由工質泵打入蒸發(fā)器，完成一個循環(huán)。它可利用的低品位能主要有：工業(yè)余熱、地熱、太陽能、生物質能、液化天然氣的冷能回收。有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術與常規(guī)水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術相比，具有如下優(yōu)點：效率高，系統(tǒng)構成簡單；不需設置真空維持系統(tǒng)；通流面積較小，透平尺寸小；使用干流體時，余熱鍋爐中不必設置過熱段，工質蒸汽直接以飽和氣體進透平膨脹做功；可實現(xiàn)遠程控制，運行成本很低；單機容量范圍廣；系統(tǒng)部件、設備可實現(xiàn)標準模塊化生產，降低了制造成本。
在有機朗肯循環(huán)發(fā)電設備中，低壓液態(tài)有機工質經(jīng)過工質泵增壓后進入蒸發(fā)器吸收熱量轉變?yōu)楦邷馗邏赫羝?；之后，高溫高壓有機工質蒸汽推動膨脹機發(fā)電機進行發(fā)電，產生電量輸出；膨脹機出口的低壓過熱蒸汽進入冷凝器，向低溫熱源放熱而被冷凝為液態(tài)，如此往復循環(huán)。ORC發(fā)電設備與其他熱機循環(huán)相比有諸多明顯的優(yōu)點。首先，與其他熱機循環(huán)相比，ORC對低品位余熱的利用率更高；其次，使用ORC發(fā)電設備的尺寸和重量小；此外，有ORC比其他熱電循環(huán)的運行維護成本更低。使用有機朗肯循環(huán)成為回收低品位熱能的有效技術途徑。
ORC應用領域及經(jīng)濟性分析：地熱發(fā)電，地熱溫度一般在幾十度到300度之間。實際上ORC可利用的溫度必須在80度以上，低于這個溫度則由于熱電轉換效率過低而導致經(jīng)濟性很差。地熱開發(fā)中的勘探成本包括打生產井和回灌井，占總投資成本的比例很高，更高可達70%。此外，由于發(fā)電過程中地熱水的抽取和回灌耗能大，水泵及工質泵的耗電量要占到總輸出功率的30%-50%。當然，較高溫度(150℃以上)的地熱源也可使用熱電聯(lián)產方式：冷凝溫度設置高一點，比如60℃，ORC系統(tǒng)出來的冷卻水即可用于區(qū)域供熱。在這種情況下，通過放棄一部分發(fā)電效率來換取整體回收效率的提高。有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術系統(tǒng)構成簡單。江西230kwORC低溫發(fā)電機組
ORC能確保余熱發(fā)電過程的可靠及經(jīng)濟運行。江西230kwORC低溫發(fā)電機組
有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術是在朗肯循環(huán)的基礎上，采用低沸點的有機物作為循環(huán)工質，從溫度相對較低熱源吸收熱量，然后膨脹做功從而帶動發(fā)電機發(fā)電.與傳統(tǒng)的使用水蒸汽作為工質的發(fā)電技術相比，該技術能夠有效地把低品位的熱能轉化為高品位的電能，并具有系統(tǒng)結構簡單，發(fā)電過程安全可靠等優(yōu)勢，在工業(yè)余熱的回收，地熱能，太陽能等新能源的開發(fā)利用領域具有較大的前景。有機朗肯循環(huán)在回收低品位熱能具有很多有點，主要是：在回收中低品位熱能時效率高、結構簡單、工作壓力對密封要求低、采用新型工質的有機朗肯循環(huán)對環(huán)境友好等特點，因此有機朗肯循環(huán)被認為是一項切實可行的綠色能源技術。高等的余熱發(fā)電過程控制系統(tǒng)能確保余熱發(fā)電過程的安全、可靠及經(jīng)濟運行。有機朗肯循環(huán)過程具有多變量強耦合、非線性和不確定性等特點，所以有必要選擇一種先進的控制算法來提高余熱發(fā)電過程的性能。江西230kwORC低溫發(fā)電機組