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煙氣余熱利用ORC系統:余熱鍋爐排出的煙氣經脫酸、除塵等凈化處理后,煙氣溫度在150℃左右,低溫余熱仍可進一步利用。在煙氣低溫余熱利用ORC系統中,利用有機工質進行朗肯循環,其系統配置如圖1所示,有機工質在蒸發器內定壓吸熱,然后在膨脹機內絕熱做功,乏汽在冷凝器中定壓放熱,之后在工質泵內進行絕熱壓縮,再回到原來的動力循環過程。使用有機工質可以比較好地利用低溫余熱,提升系統的能源利用效率,并降低二氧化碳排放,系統的熱源利用效率會有比較大的提升,從而充分帶動系統發電,讓系統的熱能轉變為電能,乏汽可以凝結為液態達到回收能源的目的。使用有機朗肯循環可以用有機工質將低溫余熱回收后進行發電。太原中低溫煙氣ORC低溫發電機組
在ORC低溫余熱發電系統中,有機工質的研究和選擇是更重要的內容之一,因為有機工質的物理性質對熱源的回收效率起著決定性的作用,并對系統組件的設計難度有重要影響。例如,工質的冷凝壓力高,會導致密封系統設計難度高。由于ORC系統回收的是低溫余熱,為了使工作介質在較低溫度下汽化,應采用沸點較低的有機工作介質。同時,低沸點有機工作介質還應具有以下理想特性:低臨界壓力和臨界溫度,良好的干濕性能,低粘度,低表面張力,高循環效率,較高的安全性和環境友好性,根據機器運行環境,合理選擇國內主流出色有機工質作為ORC機組運行工質。太原中低溫煙氣ORC低溫發電機組采用ORC技術可回收較多的熱量。
有機朗肯循環(ORCs)特別適用于回收低品位熱源的能量。本文描述了一個用于從流量和溫度可變的余熱源中回收能量的小型ORC。傳統的靜態模型無法預測在變化的熱源下循環的瞬態行為,而這種能力對于在部分負荷運行和啟動和停止過程中模擬適當的循環控制策略是必不可少的。因此,提出了一個ORC的動態模型,特別關注熱交換器的時變性能,其他部件的動態是次要的。提出并比較了三種不同的控制策略。仿真結果表明,基于各種工況下循環穩態優化的模型預測控制策略效果更好。
工質泵是ORC低溫余熱發電系統的基本組成部分,是將冷凝器的低溫低壓液體有機工質經絕熱增壓后,高壓輸送到蒸發器入口的裝置。作為一種成熟的產品,市場上有多種工質泵。研究發現,以下泵適用于ORC低溫余熱發電系統:液壓隔膜泵,具有壓力高、適用于危險化學介質、維護簡單等特點;立式離心泵采用變頻調速、機械密封;多級離心泵可實現更高的揚程和設定壓力;多級離心泵是在離心泵級內安裝兩臺或兩臺以上具有相同功能的離心泵,相對于活塞泵等往復泵能輸送更多的流量。有機朗肯循環發電,可用于海洋溫差發電。
有機朗肯循環(OrganicRankineCycle,簡稱ORC)是以低沸點有機物為工質的朗肯循環,主要由余熱鍋爐(或換熱器)、透平、冷凝器和工質泵四大部套組成。ORC的工作原理如下:ORC循環中,工質的作用是將熱源的熱值提取出來,將溫度轉化為壓力、動力、從而實現低溫熱源的動力輸出。有機工質在換熱器中從余熱流中吸收熱量,生成具一定壓力和溫度的蒸汽,蒸汽進入透平機械膨脹做功,從而帶動發電機或拖動其它動力機械。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱,凝結成液態,之后借助工質泵重新回到換熱器,如此不斷地循環下去。ORC技術與常規的水蒸氣朗肯循環相比有很多優點。太原中低溫煙氣ORC低溫發電機組
ORC對較低溫度熱源的利用有更高的效率。太原中低溫煙氣ORC低溫發電機組
根據包鋼薄板廠寬厚板2號加熱爐的高溫煙氣參數,采用多級軸流ORC透平發電機組對該加熱爐的高溫煙氣熱能進行回收發電,機組發電工藝為:高溫煙氣與熱水換熱,再將熱水引入蒸發器與有機工質R245fa換熱,產生R245fa蒸汽推動ORC膨脹機膨脹做功并帶動發電機發電,膨脹機膨脹后的乏汽進入蒸發式冷凝器冷凝成液態,經工質泵進入預熱器預熱后進入蒸發器再次蒸發成氣態。該機組采用高效軸流反動式透平膨脹機和同步發電機,整個機組采用集散設計,透平膨脹機的設計技術較成熟,單機能實現小功率到大功率的任意設計。太原中低溫煙氣ORC低溫發電機組
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