有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle，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，其工作原理如圖1所示。有機工質在換熱器中從餘熱流中吸收熱量，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，最後藉助工質泵重新回到換熱器，如此不斷地循環下去。
基本介紹
- 中文名：有機朗肯循環
- 外文名：Organic Rankine Cycle
簡介,工作過程,特點,套用領域,
簡介
常規的水蒸氣朗肯循環中,工質是水蒸氣,由四大設備:鍋爐、汽輪機、冷凝器和給水泵組成。工質在熱力設備中不斷進行等壓加熱、絕熱膨脹、等壓放熱和絕熱壓縮四個過程,使熱能不斷轉化為機械能。當利用低溫有機工質(如上述的戊烷)作為循環的工質時,主要設備有:蒸發器、汽輪機、冷凝器和循環泵等。
對於低及中等的焓熱,ORC技術與常規的水蒸氣朗肯循環相比有很多優點,主要體現在回收顯熱方面有較高的效率,由於循環中顯熱/潛熱不相等,而ORC技術中此比例大。因此採用ORC技術可回收較多的熱量。
工作過程
4- 1過程:鍋爐及過熱器中的等壓加熱過程,其中:(4- 5)段,由未飽和水等壓預熱成飽和水;(5- 6)段,再等壓等溫汽化為飽和蒸汽;(6- 1)段再等壓加熱成過熱蒸汽。
1- 2過程:過熱蒸汽在汽輪機中的絕熱膨脹過程,工質對外作功。
2- 3過程:在冷凝器中的等壓放熱凝結過程。
3- 4過程:水在給水泵內的絕熱壓縮過程,在T- S圖上,3、4兩點幾乎重合。
特點
(1)對較低溫度熱源的利用有更高的效率。
(2)戊烷比水蒸氣密度大,比容小,因此所需汽輪機的尺寸(特別是減小汽輪機末級葉片的高度)、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。
(3)與水蒸氣不同,戊烷在膨脹作功過程中,從高壓到低壓始終保持乾燥狀態,這就消除了形成濕氣以及當高速小水滴衝擊汽輪機時,產生腐蝕損壞的可能性。所以,ORC能比水蒸氣汽輪機更有效地適應部分負荷運行及大的功率變動,不需要裝過熱器。
(4)在缺水地區,優先使用空氣冷卻的冷凝器。ORC電廠使用的空冷冷凝器要比水蒸氣電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多,價格也低得多。
(5)與水蒸氣相比,由於有機工質的聲速低,在低葉片速度時,能獲得有利的空氣動力配合,在50Hz時能產生較高的汽輪機效率,不需要裝齒輪箱。
(6)有機工質冷凝壓力高,整個系統在接近和稍高於大氣壓力的情況下工作,使得有機工質的漏失現象大為降低。
(7)有機工質凝固點很低(低於- 73℃),這就允許它在較低溫度下仍能釋放出能量。這樣做,在寒冷天氣可增加出力,冷凝器也不需要增加防凍設施。
套用領域
ORC技術不僅用於水泥工廠的餘熱發電廠,也用於其他工業。
