有机朗肯循环中低温余热发电技术(14.11.5)
低温余热有机工质朗肯循环概要
工质选择
工质选择的原则：(1)化学稳定性好；(2)具有较低的 臭氧破坏性和温室效应；(3)传热性能好；(4)价格低廉； (5)无毒、不可燃、不可爆 国内研究根据各自情况采用比较多的工质是R245fa、 R123和R134a。
工质选择
—— 冷凝温度 冷凝温度（℃） R245fa 40 冷凝压力（Mpa） 0.25
接触式机械密封
缺点 1. 结构较复杂，对制造加工要求高； 2. 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水 平； 3. 发生偶然事故时，处理比较困难；
非接触式机械密封
干气密封
非接触式机械密封
干气密封旋转环旋转时，密封气体 被吸入动压槽内，由外径朝向中心， 径向分量朝着密封堰流动。由于密 封堰的节流作用，进入密封面的气 体被压缩，气体压力升高。在该压 力作用下，密封面被推开，流动的 气体在两个密封面间形成一层很薄 的气膜，此气膜厚度一般在3微米 左右。气体动力学研究表明，当干 气密封两端面间的间隙在2—3微米 时，通过间隙的气体流动层最为稳 定。当气体静压力、弹簧力形成的 闭合力与气膜反力相等时，该气膜 厚度十分稳定。
排烟温度，℃ 100～300 400～550 350～550
设备名称 干法水泥窑 氧吹平炉 炼锌烟化炉 炼铜反射炉 镍精炼炉 氧气顶吹转炉
排烟温度，℃ 600～800 700～1100 1000～1100 1100 ～1300 1400～1600 1650～1900
＞400
650～900 260～600 排烟余热
国内行情
工程应用： （1）目前国内ORC仅应用于西藏地热发电，采用以色列 ORMAT的ORC透平 （2）包钢烟气ORC发电，正处于试运行阶段，由西安交 大程代京教授带领的团队开发
有机工质朗肯循环余热发电技术
螺杆膨胀机的基本构造
螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作的 双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承 、同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成 ，结构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形 ，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋 形阴、阳转子平行地置于气缸中。
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螺杆膨胀机的应用
●螺杆膨胀机的输出功率可以在5kW～1000kW之间，弥补了蒸 汽轮机单机功率不能太小的空间。
●对于有压力的余热流体，可直接利用螺杆膨胀机 ●对于<250℃的无压力的余热流体，利用有机工质朗肯循环螺杆
膨胀机系统。 ●有机工质朗肯循环螺杆膨胀机系统。还可以用到太阳能、地热
能等中低温可再生能源发电项目中去。 有机工质循环螺杆膨胀机系统用于低温余热回收利用，有广阔
的技术发展空间。
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螺杆膨胀机作为余热回收动力机，具有的技术特点
第四届全国余热回收再利用技术与产业发展研讨会
有机工质朗肯2.24 深圳
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▪技术应用背景介绍 ▪有机工质朗肯循环余热发电原理 ▪ 螺杆膨胀机简介及技术特点 ▪ 研究状况 ▪有机工质朗肯循环余热发电系统 ▪经济效益和环境效益 ▪总结
（1）螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流 体、（带压）热水及无压热流体的动力机械，可以回收 不同种类的工业余热；
（2）螺杆膨胀机还适用于高盐份的强碱流体，能除垢自洁 ，而且结垢有利于提高机器效率，因而对余热流体品质 要求不高，扩大了应用范围；
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引言在工业生产过程中，大量的热能会以余热的形式排放到环境中，造成了能源的浪费。
这些废热也可能对环境造成影响。
利用余热进行发电，不仅可以提高能源利用效率，还可以减少对环境的影响。
有机朗肯循环低温余热发电系统正是一种利用余热发电的新型技术，本文将就有机朗肯循环低温余热发电系统的原理、特点、应用及发展前景进行综述。
一、有机朗肯循环低温余热发电系统的原理有机朗肯循环低温余热发电系统是利用有机朗肯循环技术，将低温余热转化为电能的一种系统。
其原理是利用有机朗肯循环工质和低温热源之间的温差来驱动发电机发电。
有机朗肯循环是将有机工质置于一个封闭的循环系统内，利用热能的输入和排出来驱动涡轮机进行发电的一种循环系统。
当有机工质受热使得蒸汽压升高时，蒸汽压推动涡轮机工作，从而带动发电机发电；而在冷凝器中，有机工质又被冷却再次变成液态，完成循环。
有机朗肯循环低温余热发电系统是通过这样一个闭合的循环系统，将低温余热转化为电能。
二、有机朗肯循环低温余热发电系统的特点1. 低温工作：有机朗肯循环低温余热发电系统的工作温度低，通常在100°C以下。
这使得这种系统可以有效利用那些传统热能利用技术无法利用的低品位热能资源，如煤矿瓦斯、生活污水、工业废热等。
2. 环保高效：有机朗肯循环低温余热发电系统的工作过程无需核心机械设备如大型锅炉或锅炉，排放的废气和废水相对较少，具有较高的环保性。
由于其低温工作特点，利用的低品位热能资源不会与食品、药品等高温生产过程相冲突，环保性较好。
3. 经济效益：有机朗肯循环低温余热发电系统具有投资少、成本低、回收期短等特点，从经济角度来看很有吸引力。
4. 可操作性强：有机朗肯循环低温余热发电系统的操作比较简便，不需要特别复杂的操作程序，管理维护成本低。
三、有机朗肯循环低温余热发电系统的应用有机朗肯循环低温余热发电系统已经在多个领域得到了应用，主要包括以下几个方面：1. 电厂余热利用：在电厂生产过程中，通常会有大量的低温余热排放，有机朗肯循环低温余热发电系统可以有效地利用这些余热进行发电，提高能源利用效率。
有机朗肯循环低温余热利用技术研究综述
有机朗肯循环低温余热利用技术研究综述简介本文将对有机朗肯循环低温余热利用技术进行综述，主要包括以下方面的内容：有机朗肯循环的基本原理、低温余热的特点、有机朗肯循环在低温余热利用中的应用、技术研究进展和存在的问题。
有机朗肯循环的基本原理有机朗肯循环是一种利用有机工质代替水蒸汽作为工作介质的热力循环系统。
其基本原理是通过将低温热能输入到有机工质中，使其蒸发成为高温高压气体，然后将高温高压气体通过涡轮机进行膨胀，最后通过冷凝器将有机工质冷却成液体，完成一个循环过程。
低温余热的特点低温余热是指工业生产过程中产生的温度较低的余热能量。
与高温余热相比，低温余热的特点主要包括以下几个方面：1.温度较低：低温余热的温度通常在100℃以下，无法直接利用。
2.能量浓度低：低温余热的能量密度较低，需要大量的热量才能产生可观的功效。
3.难以回收利用：由于低温余热的特性，其回收利用存在较大的技术难度和经济成本。
有机朗肯循环在低温余热利用中的应用有机朗肯循环在低温余热利用中具有以下优势：1.适用范围广：有机朗肯循环可以利用较低温度的余热，使得废热的利用范围更广。
2.高效能转换：由于有机工质的性质，有机朗肯循环可以在较低温度下实现高效能转换。
3.环境友好：有机工质具有较低的温室气体排放和环境污染风险，利用有机朗肯循环可以减少对环境的影响。
有机朗肯循环在低温余热利用中的应用主要包括以下几个方面：废热发电有机朗肯循环可以利用工业生产过程中产生的低温余热发电，将废热转化为电能，提高能源利用效率。
低温制冷有机朗肯循环可以利用低温余热进行制冷，用于冷库、冷链物流等领域，提高制冷效果并减少能源消耗。
低温供热有机朗肯循环可以利用低温余热进行供热，用于暖气、热水等领域，提高供热效果并减少能源消耗。
其他应用领域有机朗肯循环还可以应用于其他领域，如化工、冶金、纺织等行业，实现低温余热的综合利用。
技术研究进展有机朗肯循环低温余热利用技术的研究一直在不断深入和发展。
低温余热发电有机朗肯循环技术
低温余热发电有机朗肯循环技术1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听上去有点高大上的话题——低温余热发电的有机朗肯循环技术。
别被这个名字吓到了，其实它的原理就像做菜一样，简单却又充满了创意。
你有没有想过，生活中那些被我们忽视的热量，竟然可以变成电？这就像在厨房里，随手一捡就能做出一道美味的佳肴。
走吧，我们一起去探探这项技术的神秘面纱。
2. 低温余热的来源2.1 什么是低温余热？首先，咱们得明白什么是“低温余热”。
简单来说，就是那些在工业生产中或是生活中产生的热量，温度一般在100℃以下，听起来是不是很普通？但是，这些热量如果用得当，可是能为我们带来不少电能。
就像是你家里的热水器，烫得发热，但如果只让它热水，不让它做点别的，那真是白白浪费了。
2.2 余热的应用场景那么，这些余热都来自哪儿呢？想象一下工厂的烟囱、汽车的排气管、甚至你那杯刚泡好的热茶，都是余热的潜力股。
可惜的是，很多时候这些热量就像个小孩子，虽然有潜力，却没人好好引导。
我们就需要像是有机朗肯循环技术那样，给这些热量找个好归宿，真是个聪明的主意呢！3. 有机朗肯循环的工作原理3.1 循环过程好，现在我们来聊聊有机朗肯循环的工作原理。
别担心，听起来复杂，其实就像是在做一场热量的“游乐园”之旅。
首先，我们有一个热源，这就是我们的低温余热。
它通过一个热交换器，把热量传递给一种特殊的有机液体。
说到这里，可能有人会问：“这有机液体到底是什么？”哈哈，简单说，它就是个能在低温下“嗨”的好东西，像个爱玩水的孩子。
3.2 发电过程当这个有机液体吸收了热量后，就会开始变成气体，像气球一样鼓起来。
这时候，气体会推动涡轮，涡轮转动就能发电。
听起来是不是很神奇？就像是把一团热气变成了电流，真是太酷了！而且，循环结束后，这些气体又会冷却，重新变回液体，整个过程就这样循环往复，就像是我们生活中的每一天，有起有落。
4. 技术的优势与挑战4.1 优势那么，这项技术有什么好处呢？首先，利用低温余热发电，可以有效提升能源利用效率。
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。
水泥厂有机郎肯循环低温余热发电系统原理解析
水泥厂有机郎肯循环低温余热发电系统原理解析作者：张凯来源：《硅谷》2013年第12期摘要本文对有机朗肯低温余热发电系统的基本原理进行了分析和研究，重点对其组成结构和工质进行了解析。
关键词有机朗肯循环；低温余热；工质中图分类号：TQl72 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）12-0061-02利用水泥生产过程中的废气余热建设纯低温的余热发电装置，对于节能降耗、改善环境至关重要。
本文对水泥厂有机郎肯循环低温余热发电系统的原理进行分析。
1 有机朗肯循环流程图1所示为有机朗肯的发电系统流程图，由蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质加压泵、循环水泵、冷却塔组成。
余热通过添加工质利用其沸点低的物理性质，经过蒸发、预热等流程流入膨胀机，经过膨胀机作用，使热能转换为机械能，机械能通过发电机转换为电能，达到发电目的。
经膨胀做工后含有工质的余热流会变为低温低压的气体，再经过冷凝器，通过遇冷、冷凝等阶段凝成工质液体，整个冷却循环采用循环水冷却法，水流经冷却塔循环冷却，从而完成整个循环。
3.2 有机朗肯工质的优势特点有机朗肯循环低温余热发电系统是采用有机工质作为能量的载体。
就以往的经验和相关理论来看，工质的特性会直接主导发电系统的结构以及能源的利用效率，有机工质有着比传统工质高的能源利用效率，所以国内外有关专家学者都在进行有机工质对于系统影响的相关研究。
通过理论和实验研究证明R123 比水具有更好的性能，有机朗肯循环在低温余热条件下下回收中低品位热能时具有更高的效率，这是因为ORC在回收显热效率较高，而在ORC循环中显热/潜热值比较大，因此采用ORC技术能够回收比较多的热量。
在各自最佳的压力情况下，水在中低温区域内输出功率比其他有机工质低得多。
如图3（a）所示，水为湿流体，饱和蒸汽压曲线的切线斜率值为负，不利于在中低温下做功。
在图3（a）中，理想做功过程（3-4s）与实际做功过程（3-4）对比可以看出工质为水时，膨胀过程趋向湿蒸汽区域，若余热温度不足以达到状态点3的温度，状态点4将会处于湿蒸汽区内，因为其做功曲线会与干湿蒸汽分界线相交。
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术引言废弃物排放的优点。
(ORMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(Orga nicRankine Cyck ，简称()RC)纯低温余热发电技术。
该技术有别于常规技术，其特点是：不是用水作为工质，而是使用低沸点的有机物作为工质 来吸收废气余热，汽化，进入汽轮机膨胀做功。
1.低沸点的有机物在一个大气压下，水的沸点足100 C,而一些有机物的沸点却低于水的沸 点，见表I 。
有机物的沸点与压力之间存在着对应关系，以氯乙烷为例，见表 2。
水的沸点与压力之间对应关系见表 3。
1 几种有机狗的游直£廈5作者:来源:更新日期：2007-3-19我国水泥厂的余热发电, 先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。
纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比，具有投资省、 生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。
和S0。
等本文介绍以色列奥玛特*2 »乙«沸点与a力的5F）fl关系*3由表2和表3可见，氯乙烷的沸点比水低，蒸气压力很高。
根据低沸点有机工质的这种特点，就可以利用低温热源来加热低沸点工质，使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。
2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。
热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容（闪蒸）系统和双工质循环系统。
西藏羊八井地热电站, 热水温度145 C,采用二次扩容热力系统，汽轮机（青岛汽轮机厂设计制造D3 一1. 7/0. 5型地热汽轮机发电机组）单机容量3000W , 3000W / m in , 一次进汽压力182kPa ,温度115 C,二次进汽压力54kPa ,温度8「C, 额定排汽压力为10kPa。
双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环发电。
有机朗肯循环低温余热利用控制技术研究综述
有机朗肯循环低温余热利用控制技术研究综述摘要：当前的社会背景下，环境问题和能源问题越发严峻，此时，越来越多的社会人员，发现节能环保在行业发展中的重要性，试图通过技术手段，提供生产效率，发挥技术优势，实现可持续发展。
有机朗肯循环也被称作ORC，已经成为多个行业的热点，科研工作人员，可以从不同的环节进行重点分析和研究，基于此，笔者主要针对ORC的运行原理和有机工质进行分类，主要从循环优化、工质筛选和系统参数等方面加以探究，希望通过笔者的分析，体现ORC的应用优势，实现节能环保的生产目标。
关键词：有机朗肯循环；低温余热；利用；控制技术；探讨随着天然气、煤和石油等非可再生能源消耗量的日渐增加，也相应的增加了污染物的排放量，尤其是在当今环境问题和能源问题两个社会性问题的背景下，能源利用率低，成为阻滞社会发展的重要因素，节能减排是我国的基本国策，只有高效利用能源，并运用ORC对低品位热量全方位回收，方可引来更多社会人士的关注，为社会的持续性发展注入动力。
一、ORC浅析所谓的ORC，指的就是将低沸点有机物作为工质的朗肯循环，由膨胀剂、工质泵、蒸发器和冷凝器等四个部分构成，有机工质将会在蒸发器之内不断的吸收热量，产生许多蒸汽，而后进入到膨胀剂内部不断的做功，起到带动机械运作的效果，膨胀机内的蒸汽排出后，再经过冷凝器，将其凝结为液态状，最终，运用工质泵的作用，再次迂回大蒸发器内部，循环往复。
ORC属于一项新式的节能型技术手段，但是我国对于此技术的应用仍旧处于初级阶段，但是，社会各界人士对于它的关注却较多，尤其是在学术领域更是如此，相关的技术研究人员，希望通过有机工质的择选，亦或是优选系统参数等方式，提高ORC技术的应用效率。
二、提高ORC技术应用效率的方案（一）从系统参数优选层面着手其一，研究蒸发压力。
ORC的运作环节，蒸汽压力如若得到相应的提高，将会提高内部温度，系统内部需要吸收的热量也会随之增加，这就间接的说明膨胀机内部做功，可以获得更多的能量输出，还能提高系统运行的有效性和科学性。
有机朗肯循环中低温余热发电技术(14.11.5)
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螺杆膨胀机作为余热回收动力机，具有的技术特点
（1）螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流 体、（带压）热水及无压热流体的动力机械，可以回收 不同种类的工业余热； （2）螺杆膨胀机还适用于高盐份的碱性流体，能除垢自洁 ，而且结垢有利于提高机器效率，因而对余热流体品质 要求不高，扩大了应用范围； （3）当余热热源不稳定，参数变化时，机组效率表现稳定 。螺杆膨胀机允许热源压力、流量在大范围内波动，对 机组效率影响不大；螺杆膨胀机为容积式工作原理机， 机内流速低，除泄漏损失外，很少其他损失，机组效率 较高，即使蒸汽参数或负荷变动仍能保持高效率。
混合工质用于有机朗肯循环的研究
可改善系统工作特性 可提高发电效率
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有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键技术之一
发电系统优化设计
有机工质朗肯循环发电系统的优化设计
有机工质朗肯循环的热力系统设计（包括系 统热力参数的确定、工质选择、热交换器设计 等）。会直接影响系统的运行效率。在得到热 源的温度和流量等条件后，需要确定有机工质 的蒸发温度、冷凝温度以及换热温差等，这些 参数会对循环效率有较大的影响。
有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电与工业余热利用
技术应用背景 有机朗肯循环(ORC)余热发电技术 研究概况 关键设备与技术 工业余热回收利用
建议和总结
有机工质朗肯循环中低温余热发电
关键设备之一
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机的基本构造 螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作
的双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承、 同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成，结 构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根 按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳 转子平行地置于气缸中。
不同国家ORC发电机组的装机数量
国外的研究应用状况
国外ORC技术已成功商业化，涌现出许多ORC设计与制造厂，如美国 ORMAT公司、意大利Turboden、德国GMK公司等，普惠、GE、三菱等著名 叶轮机械设计制造企业也成立了专门的ORC公司。
国内的研究应用状况
国内对于ORC发电技术的研究较多，目前仍需要深入 解决理论研究与工程实际相结合问题，ORC发电系统的工 程化应用仍需要有多项关键技术攻克。
资源范围，为建材、冶金、化工等行业的低温余
热资源回收提供了技术手段和设备。
同时，这项技术还可以推广到可再生能源发 电系统中（如地热、太阳能和生物质能），为可 再生能源发电提供关键技术和设备。
可利用的余热
余热温度范围： 80－350℃ 余热的形态： 烟气，蒸汽，热水 可以扩展的应用：
地热利用、太阳能利用、生物质能。
我校在有机工质朗肯循环发电的研究
天津大学热能工程系和教育部“中低温热能高效利 用”重点实验室对有机工质的热物理性质及热力循环的 研究水平位居国内领先水平，在ORC技术的理论与实验研 究中均取得了具有实用价值的成果。
早在上世纪70年代，即建成了国内首台ORC太阳能热 发电（1kW）实验系统，并取得了大量运行实验数据，近 年，发表多篇关于ORC系统的理论实验研究论文，同时拥 有多项关于有机工质及ORC系统构成的发明及实用新型专 利。
分析有机朗肯循环低温余热发电系统综述
分析有机朗肯循环低温余热发电系统综述摘要：余热发电是我国节能发展中的重点节能工程之一，目前在我国工业领域中存在着大量的低温余热资源，但因缺乏一定的利用从而导致能源被分散。
而有机朗肯循环在面对低温余热发电系统时，可有效达到能源再利用、节能减排、美化环境的效果。
在低温余热发电领域中，目前可利用有机朗肯循环模式进行余热发电系统的运行。
其中有机朗肯循环包括膨胀机、冷凝器、低压储液器、工质泵、预热器、蒸发器，以及润滑系统等部分组成。
有机朗肯循环原理为：以低沸点有机物作为工作介质，经预热器、蒸发器加热，吸收了热源的能量，由液体变为高温气体。
进入膨胀机，在转子基元容积内，气体膨胀对外做功，驱动发电机旋转发电。
工质变为低压、低温的气体，再经冷凝器冷凝为液体，通过储液器进入工质泵，经过工质泵加压后，重新回到预热器和蒸发器吸热，如此往复循环。
因为是热力系统的原因，所以膨胀机的轴功率输出、冷凝器负荷、预热器蒸发器负荷会因冷热源条件的变化而变化。
关键词：有机朗肯；循环；低温余热；发电；系统引言：目前随着节能减排工作的不断深入，低温余热资源的利用成为目前节能工作的首选。
根据调查显示，我国低温余热资源非常丰富，特别是在化工、工业领域中存在大量的低温余热，可回收率达到80%以上。
因此，利用有机朗肯循环发电系统对低温余热进行回收，进而充分回收用能设备与化学反应设备中产生的未被回收的低温余热。
有机朗肯循环系统是利用低沸点工质为循环介质，其主要是利用余热、换热器、冷凝器等进行的。
在有机工质进换热器时可吸收热量，进而形成一定的压力与温度的饱和液体状态，在蒸发器再次吸收热量变成饱和气态工质推动膨胀机运行，做工后的有机乏气（工质）返回储液器循环利用，可实现回收低温余热的效果。
由此可见，有机朗肯循环低温余热发电系统在我国有着较强的应用价值。
本文主要分析有机朗肯循环低温余热发电系统的特点，并提出目前利用现状，以供参考。
1.有机朗肯循环低温余热发电系统阐述1.1有机朗肯循环低温余热发电系统的原理有机工质朗肯循环低温余热的发电原理是采用有机工质作为热力循环的工质进行的，通过有机工质对低温余热进行吸收从而产生高压蒸汽，在高压蒸汽下可推动膨胀机带动发电机进行发电[1]。
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1. 引言1.1 研究背景有机朗肯循环通过有机工质替代传统的水蒸气，利用低温余热驱动有机工质进行膨胀和压缩，从而产生电能。
这种方式不仅在低温、低品位余热利用上有独特优势，还能提高能源利用效率，减少二氧化碳排放，具有较高的经济和环境效益。
有机朗肯循环在工业废热利用、地热能利用、太阳能利用等方面都有广泛应用前景，是当前研究的热点之一。
本文将对有机朗肯循环低温余热发电系统进行全面综述，探讨其原理、构成、性能优势、应用案例和关键技术，为相关研究提供参考和借鉴。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨有机朗肯循环低温余热发电系统在能源利用方面的潜力，分析其在工业生产中的应用效益，为推动可持续发展提供技术支持。
通过对有机朗肯循环原理、系统构成、性能优势、应用案例和关键技术的研究，旨在全面了解这一技术在提高能源利用效率、减少环境污染、降低能源消耗等方面的作用和影响，为未来的发展方向和趋势提供参考依据。
本研究还旨在探讨有机朗肯循环低温余热发电系统的技术优势和潜在问题，为进一步的研究和应用提供理论基础和实践指导，推动相关领域的发展和应用。
通过对这一领域的深入探讨和分析，为实现可持续能源利用和环境保护目标提供技术支持和政策建议。
2. 正文2.1 有机朗肯循环原理有机朗肯循环是一种利用有机工质进行发电的低温余热发电系统。
其原理基于朗肯循环，通过有机工质在低温下的汽化和冷凝过程来实现能量转化。
在有机朗肯循环中，有机工质通过膨胀阀进入膨胀腔，膨胀腔内的有机工质由于受热而膨胀，推动涡轮机转动，同时也推动发电机发电。
之后，有机工质流入冷凝器，被冷却后凝结成液体，再次循环利用。
有机朗肯循环原理简单明了，能够有效利用低温余热资源实现发电，对于提高能源利用效率具有重要意义。
有机朗肯循环的原理在许多领域都有应用，例如工业废热利用、地热能利用等。
通过对有机朗肯循环原理的深入研究和技术改进，可以进一步提高低温余热的利用效率，实现更加节能环保的发电方式。
有机朗肯循环在低温余热利用领域的应用分析
图 3 是一个有机工质的双循环系统,假设设 备 与 环 境 没 有 能 量 交 换 是 绝 热 的 ，余 热 资 源 的 初 温 为 105丈的水蒸汽。由于螺杆膨胀机可以选取 气 液 混 合 物 作 为 膨 胀 发 电 工 质 ，并 且 气 液 混 合 物 比有一定过热度的气体所能达到的效率虽然有所 降 低 ，但 是 发 电 的 总 功 率 增 大 了 ，因此选择了干度 为 0 . 8 的工质进入膨胀机。表中给出了各个设备 状态点的参数以及该设备在循环过程中的火用损 情 况 ，计 算 的 条 件 是 在 3 MPa的情况下。 由表格 中的数据看出蒸发器的火用损占据了所有设备中 最 大 的 比 例 。分 析 原 因 首 先 换 热 过 程 是 不 可 逆 的 ，存在传热温差，这样造成火用损，再者换热后 的 热 源 的 温 度 还 是 要 高 于 环 境 温 度 ，这 样 大 量 的 火用值大于零的余热资源就直接排向了大气无法 利 用 ，这 一 部 分 的 火 用 损 是 很 大 的 。从 表 中我 们
从 图 1 可以看出不同有机工质和水蒸气的 做 功 区 间 的 差 别 ，水 在 中 高 温 的 区 间 由 于 比 热 容很大所以较小质量的水蒸汽的做功能力大大 高 于 其 他 工 质 ，但 是 在 低 温 区 间 的 水 却 很 难 达 成循环。
由 于 有 机 工 质 的 粘 性 一 般 较 大 ，若 采 用 推 动
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【摘要】有机朗肯循环是一种利用低温余热发电的系统，本文就有机朗肯循环低温余热发电系统进行了综述。
首先介绍了系统的工作原理及基本原理，包括通过有机工质在低温下蒸发、膨胀驱动发电机发电的过程。
然后探讨了该系统在不同领域的应用及优势，如工业生产和暖通空调系统等。
接着分析了系统的组成及关键技术，如有机工质的选择和循环器件设计等。
对系统性能进行了深入分析，并列举了一些实验研究的案例。
最后展望了有机朗肯循环低温余热发电系统的发展趋势和前景，指出该技术在未来具有广阔的应用前景。
本文全面介绍了有机朗肯循环低温余热发电系统的相关内容，为读者对该技术有了更深入的了解。
【关键词】有机朗肯循环、低温余热发电系统、工作原理、应用领域、优势、系统组成、关键技术、性能分析、实验研究、发展趋势、前景展望、综述。
1. 引言1.1 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低温余热能源进行能量转化的热电联合发电技术。
其基本原理是通过有机工质在低温下蒸发和冷凝来驱动发电机发电。
有机朗肯循环低温余热发电系统具有能源高效、环保、可持续等特点，在工业生产、生活热水供应和能源回收利用等领域有着广泛的应用前景。
在应用领域和优势方面，有机朗肯循环低温余热发电系统可以广泛应用于钢铁、化工、制药、纺织等行业的工业余热回收利用，同时也可以用于地热能利用和生活热水供应等领域。
其主要优势在于能够有效降低碳排放、节能减排、并具有较长的使用寿命。
有机朗肯循环低温余热发电系统是一种具有巨大潜力和发展空间的热电联合发电技术，其在能源利用效率、环境保护和可持续发展等方面具有重要意义。
随着技术的不断进步和市场需求的增加，有机朗肯循环低温余热发电系统将在未来得到更广泛的应用和推广。
2. 正文2.1 工作原理及基本原理有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）是低温余热利用的一种重要方式，其工作原理和基本原理如下：有机朗肯循环是一种热力循环系统，其基本原理是通过利用低温热源（一般为低于200摄氏度的余热）来加热有机工质，使其蒸发产生高温高压蒸汽，然后通过蒸汽驱动涡轮发电机工作，最终将热能转化为电能。
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加压泵
储液罐
冷却泵
烟气余热有机朗肯循环（ORC）发电系统示意图
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有机工质朗肯循环余热发电原理
有机工质朗肯循环 ,即在传统朗肯循环中采用 有机工质代替水推动膨胀机做功。上图为有机工 质朗肯循环发电系统示意图。低压液态有机工质 经过工质泵增压后进入蒸发器吸收热量转变为高 温高压蒸气 ,高温高压有机工质蒸气推动膨胀机 做功,产生能量输出，膨胀机出口的低压蒸气进入 冷凝器 ,向低温热源放热并冷凝为液态,如此往复 循环。
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中低温余热发电解决方案
有机工质朗肯循环余热发电技术
(ORC)
(Organic Rankine Cycle)
有机工质朗肯循环余热发电技术 (ORC)
中 低 温 烟 气
有机透平
～
发电机
凝汽器
冷却塔
有机工质余 热锅炉
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螺杆膨胀机作为余热回收动力机，具有的技术特点
（1）螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流 体、（带压）热水及无压热流体的动力机械，可以回收 不同种类的工业余热； （2）螺杆膨胀机还适用于高盐份的碱性流体，能除垢自洁 ，而且结垢有利于提高机器效率，因而对余热流体品质 要求不高，扩大了应用范围； （3）当余热热源不稳定，参数变化时，机组效率表现稳定 。螺杆膨胀机允许热源压力、流量在大范围内波动，对 机组效率影响不大；螺杆膨胀机为容积式工作原理机， 机内流速低，除泄漏损失外，很少其他损失，机组效率 较高，即使蒸汽参数或负荷变动仍能保持高效率。
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结构简图
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螺杆膨胀机的工作原理
国外的研究应用状况
七十年代末，美国研制出利用地热水发电的汽 水两相螺杆膨胀机，功率60KW。八十年代后期美 国完成一台1000KW地热水发电机组，随后，日本 北海道大学进行了氟利昂工质的发电试验，80年 代后期，日本进行了工业锅炉余热发电研究，功 率102KW。近年来，美国，德国，以色列，瑞典都 有相关研究和产品应用报导。
对于工质的选择要求
（1）发电性能好，在相同条件下，实际发电量较大； （2）传热性能好，在相同条件下，换热系数较大； （3）工质的压力水平适宜，在相应的热源温度下，工 质的饱和压力不很高；在冷源温度下，不会出现高 度真空； （4）来源丰富，价格低廉； （5）化学稳定性好，不分解，对金属的腐蚀性小，毒 性小，不燃，不爆。
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有机工质朗肯循环余热发电原理
有机工质朗肯循环系统能够实现余热回收和发电的最 低余热资源温度可到80℃，（这一温度还可降低，但 发电效率会降低，影响经济性）这是常规发电技术不 能做到的（常规发电要求热源温度在350℃以上）， 从而拓宽了可以回收发电的余热资源范围，为 建材、 冶金、化工等行业的低温余热资源回收提供了技术手 段和设备。同时，这项技术还可以推广到可再生能源 发电系统中，（如地热、太阳能和生物质能）为可再 生能源发电提供关键技术和设备。
技术应用背景
余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专 项规划》中的十大重点节能工程之一。目前在我 国工业的各个领域中存在大量的低温余热资源（ 350℃以下，低压或常压），由于缺乏有效的技术 手段而没有得到充分利用，传统发电技术的工作 参数大多为高参数、大容量，无法利用这部分较 为分散但总量巨大的能源。而利用有机工质朗肯 循环，开发新型、高效的低温余热发电系统，对 于提高我国能源利用率、节能减排，保护环境具 有重要的意义。
有机朗肯循环(ORC)中低温 余热发电技术介绍
天津大学机械工程学院 李惟毅 liwy@
2014.11.5
技术应用背景
能源危机！ 中低品位热能的回收利用受到重视！
如何有效地回收利用
中低品位热能？
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有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一
涡轮机（透平）
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涡轮机（透平）的应用
特点： 功率密度高 适用于500-4000kW 用于余热量较大的场合 在余热量大的场合，可体现出占地小，效率高， 造价低的优势。
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常规水蒸汽朗肯循环发电技术
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常规水蒸汽朗肯循环发电技术的特点
1.系统构成复杂，锅炉给水需要除氧、除盐，在锅炉部件及管路 上需要设置排污及疏放水管路；凝结器里需保持较高的真空度 ，要设置真空维持系统。 2.透平进排气压力低，蒸汽体积较大，透平通流面积较大。 3.通常透平进口蒸汽需具有一定的过热度，在余热锅炉中必然要 设置过热蒸汽加热段，余热锅炉的结构比较复杂。 4.需要较多的运行、维修人员，运行成本较高。 5.单机容量不能太小,系统满负荷运行率不高。 6.一般只适用于烟气温度高于350℃以上的余热。
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技术应用背景
目前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6065% 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%，目前技术 实现对其有效的回收利用较低。
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蒸发器
G
汽轮机 发电机
循环泵
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冷凝器
工 质 选 择
ORC发电系统图
热力学循环过程图
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不同工质经济效率随蒸发温度的变化
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有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键技术之一
有机工质优选
有机工质的选择
对于有机工质循环，经常选用的工质有 R123、R245fa、R134a、R152a、氯乙烷、 丙烷、正丁烷、异丁烷等。在余热发电系 统中，对于不同类型，不同温度的热源应
当选择不同的工质，工质的优选也会影响
到系统的效率。
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有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一
热交换器
热交换器的设计
需要根据余热的类型和特点设计热交换 器。包括蒸发器，冷凝器，预热器等。 同时需要考虑防腐，防磨和除灰除垢和 降低阻力等问题。
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有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机的基本构造
螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作的 双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承 、同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成 ，结构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形 ，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋 形阴、阳转子平行地置于气缸中。
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（4）螺杆膨胀机运行不用盘车、不暖机、不会飞车，可 以直接冲转启动，操作简单，可实现无人职守，维修 容易，不需要专门的专业技术人员，很适合工矿企业 使用； （5）螺杆膨胀机的零部件少。螺杆转子坚固，大修周期 长，小修简单，运行维护费用很低； （6）可调速，作为动力机使用，如拖动给水泵或灰浆水 泵，拖动风机，压缩机可以根据要求灵活变速，使用 方便。
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我国对螺杆膨胀机的研究始于上世纪80年代。天 津大学热能工程系在1987年研制成功汽液两相地热 螺杆膨胀机发电装置 (功率为5kw)。此后，对螺杆 膨胀机进行了系统的理论和试验研究。近年来，由
于节能减排的需求，在前期研究基础上，完成了有
螺杆膨胀机的应用
●螺杆膨胀机的输出功率可以在5kW～1000kW之间，弥补了蒸汽 轮机单机功率不能太小的空间。 ●对于有压力的余热流体，可直接利用螺杆膨胀机 ●对于<350℃的无压力的余热流体，利用有机工质朗肯循环螺杆 膨胀机系统。 ●有机工质朗肯循环螺杆膨胀机系统。还可以用到太阳能、地热 能等中低温可再生能源发电项目中去。 有机工质循环螺杆膨胀机系统用于低温余热回收利用，有 广阔的技术发展空间。
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