基于有机朗肯循环的废气发电技术的研究
基于烟气余热的有机朗肯循环发电系统热力分析34
基于烟气余热的有机朗肯循环发电系统热力分析摘要：本文以某型微燃机排出的尾气作为有机朗肯循环发电系统的输入热源，建立了热力学模型，分别选取了环戊烷和苯作为循环工质，进行了系统主参数的优化研究。
结果表明，两种工质均随着蒸发温度的升高，有机工质流量相应地减少，系统排烟温度增加，而系统净输出电功率先增加后下降，存在一个最大发电功率。
采用前者的ORCs最大净发电量要增加8.56%，相应地的循环效率增加0.46%。
因此，从热力性能方面考虑，选择环戊烷比较合适。
关键词：有机朗肯循环；有机工质；余热回收；热力学模型1 前言随着分布式能源系统（Distributed Energy System，DES）在中国的大力发展与应用，微型燃气轮机的研究与应用相应地得到了快速发展。
虽然微型燃气轮机均带有回热器，但其排气温度仍有280℃左右，倘若直接排出会造成能源的浪费和对环境的热污染。
近年来由于化石能源日趋紧张和全球气候变暖的影响，低品位能源的利用越来越受到全世界的关注。
有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，ORC）利用具有较低临界温度的有机物（如R245fa等）作为循环工质，被广泛地应用于工业余热、地热、生物质能和太阳能，以及燃机尾气等低品位热源发电领域。
本文以某型微燃机排出的尾气作为热源，根据热源特性和热力学基本原理，筛选了合适的循环工质，并对低温有机朗肯循环发电系统进行了热力性能分析，及热力主参数优化研究。
本文中的微型燃气轮机排出的尾气温度为270℃，需要选择高温有机工质，分别选择了环戊烷和苯作为循环工质，进行了ORC系统热力循环性能分析和比较。
2 热力学模型基本的有机朗肯循环发电系统（ORCs）主要由蒸发器、膨胀发电机、冷凝器和有机工质泵组成错误！未找到引用源。
ORCs的基本工作原理同普通的朗肯循环原理是一样的：有机工质被泵加压，至锅炉（蒸发器），生成高压的蒸汽，从而推动透平（膨胀机等）做功，最终乏气在冷凝器中被冷凝，工质被回收，从而形成一个循环。
有机朗肯循环系统研究综述
有机朗肯循环系统研究综述引言：随着全球对环境保护和可持续发展的关注不断增加，研究人员们对能源利用效率的提高提出了更高的要求。
有机朗肯循环系统作为一种新型的能量转换技术，在近年来受到了广泛的关注和研究。
本文将对有机朗肯循环系统的研究现状进行综述，探讨其在能源领域的潜力和应用前景。
一、有机朗肯循环系统的基本原理有机朗肯循环系统是一种利用有机工质代替传统的水蒸汽工质的能量转换系统。
其基本原理是通过有机工质在高温和低温之间的相变过程来实现能量的转换。
相比于水蒸汽工质，有机工质具有更低的沸点和更高的蒸发潜热，因此在相同的工作温差下，有机朗肯循环系统具有更高的效率和更广泛的适用性。
二、有机朗肯循环系统的研究进展近年来，有机朗肯循环系统的研究进展迅速。
研究人员们通过对不同有机工质的选择和优化，实现了对系统效率的提升。
同时，他们还对循环参数进行了优化，如循环压力、温差、工质流量等，以最大限度地提高能量转换效率。
此外，还有研究者利用多级蒸发器和冷凝器的组合，实现了对系统效率的进一步提升。
三、有机朗肯循环系统的应用领域有机朗肯循环系统在能源领域具有广泛的应用前景。
一方面，它可以应用于热能利用，将废热转化为有用的电能或机械能，提高能源利用效率。
另一方面，它还可以应用于太阳能和地热能的开发利用，实现对可再生能源的高效转换。
此外，有机朗肯循环系统还可以应用于化工、制冷空调等领域，提高工业过程的能源利用效率。
四、有机朗肯循环系统的挑战与展望虽然有机朗肯循环系统在能源领域具有广泛的应用前景，但仍然存在一些挑战需要克服。
首先，有机工质的选择和优化仍然是一个关键问题，需要更深入的研究和实验验证。
其次，系统的稳定性和可靠性也是一个重要的考虑因素，需要通过合理的控制策略和设备设计来解决。
此外，还需要进一步优化系统的经济性和环境友好性，以提高其在实际应用中的竞争力。
结论：有机朗肯循环系统作为一种新型的能量转换技术，具有广阔的应用前景。
有机朗肯循环低温余热发电系统综述
有机朗肯循环低温余热发电系统综述有机朗肯循环低温余热发电系统是一种利用废热能源进行发电的环保技术。
近年来，随着环保意识的增强和可再生能源的发展，有机朗肯循环低温余热发电系统受到了越来越多的关注。
本文将对该技术的原理、应用及发展进行综述，以期为读者提供一个全面的了解。
我们来了解一下有机朗肯循环低温余热发电系统的原理。
朗肯循环是一种热力循环系统，利用废热源（例如工业废气、废水等）进行发电。
其基本原理是利用工质的相变特性来实现热能到机械能的转换，从而产生电能。
有机朗肯循环系统是指采用有机工质作为工作流体的朗肯循环系统，通过蒸汽与液体相互转化来实现能量转换。
这种系统可以在低温条件下工作，通常在100摄氏度以下，适合于废热能源的利用，因此受到了广泛应用。
有机朗肯循环低温余热发电系统的应用领域非常广泛。
它被广泛应用于工业生产中的废热利用。
许多工业生产过程中产生大量的废热，而有机朗肯循环低温余热发电系统可以充分利用这些废热资源，实现能源的再生利用。
该技术也可以用于地热能利用。
地热能是一种清洁的可再生能源，利用有机朗肯循环低温余热发电系统可以更加高效地利用地热资源，为地热能发电提供了一种新的途径。
有机朗肯循环低温余热发电系统也可以应用于生活热水的供应、空调系统的能量回收等领域，为社会能源供应和环保做出重要贡献。
有机朗肯循环低温余热发电系统的发展也备受关注。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，有机朗肯循环低温余热发电系统的性能和效率得到了大幅提升。
目前，研究人员致力于开发更加高效的有机工质，以提高系统的发电效率和稳定性。
也在改进系统的工艺流程和设备设计，以满足不同应用场景的需求。
有机朗肯循环低温余热发电系统在智能化和自动化方面也有了很大的进展，使其在实际应用中更加方便和可靠。
有机朗肯循环低温余热发电系统是一种环保、高效的能源利用技术，具有广阔的应用前景和发展空间。
随着对可再生能源的需求不断增加，相信这项技术将会在未来得到更加广泛的应用和推广。
烟气余热有机朗肯循环发电系统介绍
烟气余热有机朗肯循环发电系统介绍烟气余热有机朗肯循环发电系统是一种利用烟气余热进行能量回收并产生电力的系统。
该系统以燃煤、燃气锅炉、燃气轮机和其他燃烧设备的烟气余热为能源，通过有机朗肯循环技术将烟气余热转化为电能，实现能源的高效利用。
有机朗肯循环是一种利用有机流体作为工质的热力循环系统。
其主要组成部分包括：热源、膨胀机、冷凝器、泵和蒸发器。
热源是烟气余热，通过换热器将烟气热量传递给有机流体，使其蒸发成为高温高压气体。
膨胀机将高温高压气体的动能转化为机械能，驱动发电机产生电能。
冷凝器将排出的低温废气与有机流体进行热交换，使有机流体冷凝成液体。
泵将冷凝液体压缩成高温高压液体，重新进入蒸发器进行循环。
1.高效利用烟气余热：传统的烟气余热回收系统主要采用水热交换方式，效率较低。
而有机朗肯循环系统可将烟气余热转化为电能，有效提高能源利用率。
据统计，烟气余热有机朗肯循环发电系统的热电转换效率可达20%以上，高于传统系统的效率。
2.适应性强：烟气余热有机朗肯循环发电系统适用于各类燃烧设备的烟气余热回收，包括燃煤锅炉、燃气锅炉、燃气轮机等。
无论是工业生产中的大型锅炉还是小型燃气轮机发电设备都可以使用该系统进行能量回收。
3.环境友好：烟气余热有机朗肯循环发电系统可将烟气中的大部分有害物质排放减至最低，有效控制大气污染。
同时，由于能源的高效利用，系统对环境的负荷也较低，可降低碳足迹，符合可持续发展的要求。
4.经济效益好：烟气余热有机朗肯循环发电系统可将燃气的热能转化为电能进行供电，降低企业的能源成本。
此外，该系统的投资回收周期相对较短，通常在数年内即可实现投资的回收。
然而，烟气余热有机朗肯循环发电系统也存在一些挑战和问题：1.设备成本较高：与传统的烟气余热回收系统相比，烟气余热有机朗肯循环发电系统的设备成本较高，投资规模较大。
这对于一些中小企业来说可能存在一定的经济压力。
3.适用范围受限：由于烟气余热有机朗肯循环发电系统对烟气温度和压力的要求较高，因此并非所有的燃烧设备都适用于该系统。
基于有机朗肯循环的柴油机余热发电系统的研究学士学位论文
学士学位论文基于有机朗肯循环的柴油机余热发电系统的研究毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
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4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它基于有机朗肯循环的柴油机余热发电系统的研究摘要大量工业过程产生的低温余热资源不能被有效地回收利用，不仅浪费了能源，还使得热污染成为严重环境问题。
有机朗肯循环系统研究综述
有机朗肯循环系统研究综述
有机朗肯循环系统是一种新型的能源转换技术，它利用有机物质作为工作流体，通过循环过程将热能转化为机械能或电能。
近年来，随着环保意识的增强和对可再生能源的需求不断增加，有机朗肯循环系统逐渐受到人们的关注和研究。
有机朗肯循环系统的工作原理是利用有机物质在高温下蒸发产生蒸汽，然后通过膨胀机将蒸汽压缩成液体，再通过冷凝器将液体冷却成为高压液体，最后通过节流阀将高压液体放松成低压液体，完成一个循环过程。
这个过程中，热能被转化为机械能或电能，实现能源的转换。
有机朗肯循环系统具有很多优点，比如可以利用低温热源进行能量转换，具有较高的热效率和环保性，可以应用于各种能源转换场合。
同时，有机朗肯循环系统也存在一些挑战和难点，比如有机物质的选择和性能优化、系统的稳定性和可靠性等问题。
有机朗肯循环系统的研究主要集中在以下几个方面：一是有机物质的选择和性能优化，包括有机物质的热物性、稳定性、可再生性等方面的研究；二是系统的设计和优化，包括循环过程的优化、热交换器的设计、系统的控制和监测等方面的研究；三是应用领域的拓展和应用案例的研究，包括有机朗肯循环系统在太阳能、地热能、生物质能等领域的应用案例研究。
有机朗肯循环系统是一种具有广阔应用前景的新型能源转换技术，它可以为人类提供更加环保、高效、可靠的能源解决方案。
未来，有机朗肯循环系统的研究将继续深入，为能源转换领域的发展做出更大的贡献。
有机朗肯循环发电
有机朗肯循环发电介绍有机朗肯循环发电是一种热力发电系统，利用有机工质在不同温度下的相变过程来驱动发电机，达到能源转换的目的。
本文将对有机朗肯循环发电的原理、优势和应用进行全面的探讨。
有机朗肯循环发电的原理有机朗肯循环发电的原理基于克劳修斯-克拉佩龙方程，即功率输出与温度差之间的关系。
其基本工作原理如下：1.热量输入：通过燃烧燃料或其他方式产生高温热源，使之与有机工质进行热交换。
2.膨胀过程：有机工质在高温环境下膨胀，推动活塞或涡轮转动，产生功率输出。
3.冷却过程：有机工质在低温环境下冷却，重新变为液态，准备下一次循环。
有机朗肯循环发电的优势相比传统的汽轮机热力发电系统，有机朗肯循环发电具有以下优势：1.应用范围广：有机朗肯循环发电可以利用多种温度范围内的热能，无论是太阳能、工业余热还是地热能都可以有效利用。
2.高效率：有机朗肯循环发电的效率相对较高，尤其适用于低温热能的利用。
3.环保节能：有机工质在循环过程中不会引起污染物的排放，且能够有效回收热能，减少能源的浪费。
4.可靠性高：由于有机朗肯循环发电系统较为简单，且无磨损件，因此具有较高的可靠性和运行稳定性。
有机朗肯循环发电的应用有机朗肯循环发电的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面：太阳能发电太阳能是一种清洁可再生的能源，有机朗肯循环发电可以将太阳光转化为电能。
利用太阳能集热器将太阳光转化为热能，然后将热能输入到有机朗肯循环发电系统中，通过工质的相变过程产生功率输出。
工业余热利用许多工业生产过程中会产生大量的余热，有机朗肯循环发电可以对这些余热进行有效利用。
通过与工业余热进行热交换，将余热转化为电能，提高能源利用效率，同时减少对环境的负荷。
地热发电地热能是地球内部的热能，在地热区域可以利用有机朗肯循环发电进行发电。
通过地热能源的加热和沉降带动有机工质进行循环，在地热能的驱动下产生电能。
海洋能利用海洋能是指海洋中的能量，包括潮汐能、波浪能和海流能等。
基于有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电技术研究的开题报告
基于有机朗肯循环的铝电解槽烟气余热发电技术研究的开题报告研究背景与意义：铝电解是制取金属铝的重要工业过程，但同时也伴随着大量的烟气排放和热能损失。
如何有效地利用铝电解槽烟气的余热，提高能源利用效率，减少环境污染，是当前工业能源节约与环境保护领域的难题。
有机兰肯循环技术是一种具有良好性能的废热回收技术，其工作原理是通过有机工质将废热转化为电能。
因此，在铝电解槽中应用有机兰肯循环技术，能够将废热转化为电能，提高铝电解过程的能源利用效率。
因此，本文拟对基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电技术进行研究，旨在探讨有机兰肯循环技术在铝电解工业中的应用潜力，提高铝生产过程的能源利用效率和环境保护水平。
研究内容：本文主要研究内容包括以下几个方面：1.有机兰肯循环技术的原理与特点。
2.铝电解槽烟气余热发电技术的应用现状和存在问题。
3.基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电技术的设计方案与优化。
4.实验研究：构建基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统，对其性能进行实验研究，探索其最佳运行参数和发电效率，并与传统余热发电进行对比。
5.综合评价：对该技术的经济性、环境效益和市场应用前景进行评价，为其进一步应用提供依据。
研究方案：1.文献综述：全面了解有机兰肯循环技术、铝电解槽烟气余热发电技术及其应用现状和存在问题，为研究提供理论基础。
2.方案设计：根据有机兰肯循环技术原理，设计基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统，并优化其工艺参数。
3.实验研究：构建基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统，进行实验研究，探索其最佳运行参数和发电效率，并与传统余热发电进行对比。
4.综合评价：对基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电技术进行经济性、环境效益和市场应用前景评价，为其进一步应用提供参考。
预期成果：1.探究有机兰肯循环技术在铝电解过程中的应用潜力。
2.设计并构建基于有机兰肯循环的铝电解槽烟气余热发电系统，并进行实验研究，探索其最佳运行参数和发电效率。
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身的特性，系统的工作压力低，约 1.5MPa，管道工艺要
求低。
f) 有机工质基本都是等熵工质或干流体，无需过热处理，不会在有水滴在高速情况下 对透平机械的叶片造成冲击损害，也不会腐蚀透平机械。
2.采用混合工质优点
为了使工质温度变化趋势更贴近余热源，减少换热不可逆损失，有机朗肯循环 还可以采用混合工，利用混合工质的非共沸特性：其相变时存在明显的温度滑 移，如图 6（b）中所示，蒸发曲线 3-4为向右上倾斜的斜线，而不是单一纯 工质状态下的斜率为 0 的水平线（图 6（a）），因此工质的等温蒸发吸热过
用，有效地提高了废气余热的回收效率。
安装双循环系统的效果
图1.8是加装和不加装余热回收系统下发动机排气管各点处的排气温度：发动机初始排 气温度很高，可达到 700～800℃，相差不大；而加装余热回收系统使得发动机排到环 境中的废气温度发生了明显的变化，由 400℃左右下降为 100℃左右，这说明双循环余 热回收系统可以有效地回收发动机废气余热。
② 余热制冷空调即利用发动机排气废热作为车用制冷空调的驱动热源，是当前车用 制冷空调技术主要的发展方向，同时也具有很高的实用价值。其工作原理是：吸附剂 对某种制冷剂具有吸附作用。吸附能力随吸附温度的不同而不同。周期性地冷却和加 热吸附剂，使之交替吸附和解吸。吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用；解吸时， 释放出制冷剂气体，并使之凝为液体。
㶲：热力系由任意状态下可逆变化到给定的环境相平衡的状态时所能做的最 大有用功，㶲代表了系统做功的能力。
火无：对立于㶲，表示能量中不能转化为机械能的部分。
第一章 绪论
从上表中可以看出，发动机对外输出的有用功只占燃料燃烧总能量的三分 之一左右；这就意味着三分之二的能量通过排气、冷却水、润滑油等途径 散失掉。其中排气散失的能量所占的比例较大，且研究表明高温排气能量 品质较高， 能将汽车尾气能量转换为机械能、电能并用于发动机的动力输 出，可以有效减少燃油消耗率，从而在一定程度上提高能源利用效率，达 到节约能源的目的。
程与热源的配合紧密，换热平均温差小，而使其换热不可逆损失降低。
3.理想状态朗肯循环主要过程
理想状态朗肯循环主要包括以下 4 个过程：其中，3-4 过程表示工质在工质泵中的等 熵压缩过程；4-1 过程表示工质在蒸发器中的等压加热过程；1-2 过程表示工质在膨胀
机械中的等熵膨胀过程；2-3 过程表示工质在冷凝器中的等压放热过程。
③废气涡轮增压技术
④朗肯循环余热利用技术
2.目前几种主要的余热利用方式比较
3.余热利用实例
宝马双循环系统
双循环指的是由以水为工质的高温朗肯循环和以乙醇为工质的的低温朗肯循 环组成，这样可达到对废气余能实现极大化回收利用的目的。在系统的高温 循环中，工质水进入蒸发器然后通过过热器，工质水吸收废气余热最终变成 过热状态的蒸汽，高温高压的水蒸气再通过高温膨胀机械实现对外输出做功， 做功后的乏气进入高温冷凝器实现自身的冷凝的同时，将热量传递给低温循 环，冷凝后的工质水再通过工质泵返回高温蒸发器，开始下一次循环；低温 循环的工作过程与高温循环相类似。在该套系统中，在排气废热与双循环工 质的进行热量交换的同时，低温循环对高温循环的工质的潜热进行了回收利
第二章 朗肯循环热力学计算和理论分析
1.水和有机工质作为工作介质的比较 图 5（a）是水作为工作介质的温熵图，其中的 3-4s 为理想做功过程，3-4
为实际做功过程，可以看出水做工质时，膨胀过程是趋向湿蒸汽区域的，如 果余热温度不高的情况下，3 状态点温度很难提高，其做功曲线就会与干湿 蒸汽分界线相交而使得 4 状态点处于湿蒸汽区域内。这样就必须采取再热或 者抽气闪蒸等技术手段来防止做功完毕过热蒸汽变成湿蒸汽，使得发电的成 本和工艺的复杂性提高。
图 5（b）为有机工质作为工作介质的温熵图，其中有机工质的做工 过程为 3-4，显然其做工膨胀过程趋向过热蒸汽区域，即：工质越膨 胀越干燥，在透平机械中膨胀做功而不会变为湿蒸汽。并且 3 状态点 是处于饱和蒸汽状态点，所以有机工质无需过热，这样有机工质就不 会对透平机械的叶片带来冲击或腐蚀的危害。
1.目前主流的余热利用方法简介
①温差发电是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术。塞贝克效应，指 当在半导体材料的两端存在温度差而产生电动势的现象，其原理表述如下：在 A、B 两种导体连接而成的闭合回路中，如果两个结点存在温度差(T1 ≠ T 2)，就有电动势产 生，这种电动势被称为赛贝克电动势或温差电动势。
基本概念的介绍
熵：在热力学中是一个状态参数，是可逆过程中作为传热的的标志，有s表 示。具有下列性质：ds>0,表示热力系统吸热；ds<0 ，表示热力系统放热； ds=0，表示热力系统与外界无热量交换。
焓：是一个热力学系统中的能量参数。工质在循环中发生热量交换或做功， 那么工质在不同的位置所蕴含的能量是不同的，故用焓来衡量其蕴含的能量 多少。
a) 有机工质沸点很低，极易产生高压蒸汽。
b) 有机工质的蒸发潜热比水小很多，因此中低温情况下热回收率高。
c) 有机工质的冷凝压力接近或稍大于大气压，工质泄露可能性小，无需复 真空系统。
杂的
d) 有机工质凝固点很低(低于-73℃)，这就允许它在较中低温度下仍能释放 出能量。
这样做，在寒冷天气可增加出力，冷凝器也不需要增加水作为工作介质的优势对比
虽然使用补汽轮机和闪蒸技术的以及优化整个系统用热方式，以水为工质的余热利用 系统效率可提高 20~30%左右，目前可达到 38~42kWh/，但基于水本身特性，在中低 温条件下，其余热回收效率不可能再有很大的提升。相比较水作为工质，使用有机工 质的主要优势可以归纳为：
4.理想状态下朗肯循环的具体运行过程如下：
（1）等压加热：过冷态工质在工质泵的作用下流入蒸发器，恒压条件下与废气热源进 行热量交换。在此过程中工质经历了预热，蒸发，过热三个阶段，对应图中 4-1 过程。 在蒸发器中，工质吸收热量最终成为过热蒸汽。