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
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术引言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、N 0。
和S0。
等废弃物排放的优点。
本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0 rganic RankineCyck，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℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。
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。
由表2和表3町见，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。
2 ORC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℃，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，3 000W／min，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，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。
双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。
我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利用地热水(水温75℃)发电，于1977年1 1月投入运行。
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
低温余热发电的利用技术
低温余热发电的利用技术作者：郑杰来源：《科学与技术》 2019年第1期摘要：余热资源来源丰富，按温度等级被分为（＞400度）高温余热、（250-～400度）中温余热、（＜250度）低温余热。
其中，高温、中温余热的热源品质较高，可选择余热利用方法较多，可选择各种型式的换热设备、拖动设备、发电设备。
低温余热的利用方法选择相对较少，低温余热只能产生热水或者低参数的蒸汽，应用领域相对较少。
所以，有时只能希望用来发电，接下来举例详细分析利用低温余热资源发电的方法。
关键词：低温余热；螺杆膨胀机；ORC发电1.低温余热发电利用的技术路线1.1 低温余热利用简介低温余热是指热源温低于250度，而常规汽轮机发电需要的蒸汽参数最低为1.27Mpa，温度为340度，即使补汽凝汽式机组的补汽，参数也在0.25MPa，温度200度。
余热用于发电的应用需要将热源换热成热水或者蒸汽，考虑换热器的换热效率、换热面积等因素，换热器最低要保证20度左右的端差，而温度140度蒸汽对应的饱和压力0.36Mpa（ａ），已不适用于常规汽轮发电机组。
因此，当余热热源温度在低于160度的热源就很难利用。
1.2 低温余热发电利用方式烧结厂全厂的热平衡，已没有能与之匹配简洁有效的直接利用方式，只能用来发电。
如果用来发电，可采用两种方式：1）将烟气换热成压力0.36MPa（ａ）、温度140度或者更低参数的饱和蒸汽，选用低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机进行发电；2）将烟气换热成热水，通过热水－制冷剂换热连接ORC发电系统直接发电。
2 低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机发电2.1 螺杆膨胀机工作原理：1）进气过程：介质经进气口进入转子的齿间容积后，将推动转子旋转，并使齿间容积不断扩大。
2）膨胀过程：随着齿间容积继续增大，介质体积膨胀温度降低，同时输出动力到转子的伸出轴处。
3）排气过程：当齿间容积排气口相通时，便开始排气过程，直至齿间容积减少为零，完成一个工作循环为止。
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有机朗肯循环是一种利用低温余热发电的技术，其原理是利用有机工质在低温下蒸发产生蒸汽，然后通过涡轮机驱动发电机发电。
该技术具有高效、环保、可持续等优点，因此受到了广泛关注和研究。
有机朗肯循环技术的研究历史可以追溯到20世纪50年代，但直到近年来，随着环保意识的提高和能源需求的增加，该技术才得到了更广泛的应用和研究。
目前，有机朗肯循环技术已经在一些工业领域得到了应用，如钢铁、化工、纸浆等行业，取得了良好的经济效益和环境效益。
有机朗肯循环技术的研究主要涉及以下几个方面：1. 工质的选择。
有机朗肯循环技术的核心是有机工质的选择，不同的有机工质在不同的温度下有不同的蒸发性能和热力学性质，因此需要根据具体的应用场景选择合适的有机工质。
目前常用的有机工质包括R134a、R245fa、R123等。
2. 循环系统的设计。
有机朗肯循环技术的循环系统包括蒸发器、涡轮机、冷凝器等组成部分，需要根据具体的应用场景和工质的性质进行合理的设计。
循环系统的设计涉及到热力学、流体力学等多个方面的知识。
3. 系统的优化。
有机朗肯循环技术的系统优化是提高其经济效益和环境效益的关键。
系统的优化包括工质的优化、循环系统的优化、控制策略的优化等多个方面，需要综合考虑经济、环保、可持续等因素。
4. 应用领域的拓展。
有机朗肯循环技术的应用领域正在不断拓展，除了传统的工业领域，还可以应用于农业、建筑、交通等领域。
例如，在农业领域，可以利用有机朗肯循环技术提高温室的能源利用效率；在建筑领域，可以利用有机朗肯循环技术提供建筑物的制冷和供暖等服务。
总之，有机朗肯循环技术是一种具有广泛应用前景的低温余热利用技术，其研究涉及到多个方面的知识和技术，需要综合考虑经济、环保、可持续等因素。
随着技术的不断发展和应用领域的不断拓展，有机朗肯循环技术将会在未来得到更广泛的应用和推广。
低温余热发电有机朗肯循环技术(王华,王辉涛著)PPT模板
2.4有机工质余 热锅炉的一般热
力特性
2.5低温余热发 电有机朗肯循环 系统的冷端形式
2.6低温余热发 电有机朗肯循环
*分析
A
B
C
D
E
F
第2章低温余热发电有机朗肯循环原理及一般特性
2.1低温余热的特性
2.1.1余热介质物性 参数的计算方法
2.1.2余热所具有的 能量
2.1.3低温余热烟气 的腐蚀性
3.3.3混合工质 气液相平衡的计 算
第3章有机朗肯循环 工质的选择及物性
3.4工质迁移性质的计算方 法
1
3.4.1动力黏度的计算
2
3.4.2导热系数的计算
0
5
第4章有机工质管内流动沸腾换热
第4章有机 工质管内流 动沸腾换热
4.1管内流动加热的换热过程 4.2有机工质管内对流换热 4.3有机工质管内流动沸腾换热的实验研 究
第2章低温余热发电有机朗肯循环原理及一般特性
2.2低温余热发电有机朗肯循环的原理与组成
01
2.2.1有机朗肯循环的原理与组 成
02
2.2.2纯工质有机朗肯循环的类 型
0 3 2.2.3低沸点混合工质有机朗肯循环
第2章低温余热发电有机 朗肯循环原理及一般特
性
2.3有机朗肯循环中余热锅炉的类 型与特点
第3章有机朗肯循环工质的选择及物性
3.2纯工质热力性质计算方法
3.2.1PR状态 方程
3.2.2纯工质导 出参数的热力学
关系式
3.2.3PR状态方 程求解及气液相
平衡计算
第3章有机朗肯循环工质的选择及物性
3.3混合工质热力性质计算方法
01
3.3.1混合工质 PR状态方程及 混合规则
低温热发电技术
低温热发电技术
低温热发电技术主要是针对那些原本无法有效利用或只能用于低级用途（如供暖、工业过程预热等）的低品位热能资源进行转化，生成电能的一种技术。
常见的低温热发电技术主要包括：
1.有机朗肯循环发电技术：
-这是一种利用低沸点有机工质代替水蒸气在传统的蒸汽轮机中的应用。
在有机朗肯循环中，低品位热源加热有机工质，使其蒸发并驱动涡轮机转动，进而带动发电机发电。
蒸发后的工质再经过冷凝器冷却回流至蒸发器，形成闭合循环。
2.螺杆膨胀机发电技术：
-通过螺杆膨胀机将低品位热能转化为机械能，再通过发电机转化为电能。
这种技术特别适合70℃以上热水、饱和蒸汽或热液等热源，尤其在化工、建材、冶金等行业中的废热回收利用中广泛应用。
3.热电联产系统：
-低温热源不仅可以用于发电，还可以同时提供生产和生活所需的热能，实现能量的梯级利用，提高总体能源利用效率。
4.吸收式制冷/热泵系统与发电耦合：
-在具备低温热源的场合，可以通过吸收式制冷或热泵技术先将低温余热提升至较高品位，再用于发电或同时满足制冷与供电需求。
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有机朗肯循环是一种用于低温余热利用的技术，可以将废热转化为有用的能量。
本文将对有机朗肯循环低温余热利用技术进行综述，介绍其原理、应用领域和研究进展。
一、原理有机朗肯循环是一种基于有机工质的热力循环系统，通过将废热传递给有机工质，使其蒸发产生蒸汽，然后通过蒸汽推动涡轮机发电。
其循环过程包括蒸发、膨胀、冷凝和压缩四个阶段。
在蒸发阶段，废热使得有机工质蒸发产生高温高压蒸汽；在膨胀阶段，蒸汽推动涡轮机转动，从而将热能转化为机械能；在冷凝阶段，蒸汽被冷却并凝结成液体；在压缩阶段，液体工质被压缩并送回蒸发器，循环再次开始。
二、应用领域有机朗肯循环低温余热利用技术在许多领域都有广泛的应用。
首先是工业领域，工厂和生产设备产生的废热可以通过有机朗肯循环系统转化为电能，提高能源利用效率。
其次是能源领域，包括火电厂、钢铁厂、石化厂等能源设施的余热利用，可以减少二氧化碳等温室气体的排放，降低环境污染。
此外，有机朗肯循环技术还可以应用于冷链物流、船舶、地热能等领域，实现低温余热的高效利用。
三、研究进展近年来，有机朗肯循环低温余热利用技术得到了广泛的研究和应用。
研究人员通过改进有机工质的性能，提高循环系统的热效率。
例如，采用新型的有机工质，如R245fa、R123等，具有较低的沸点和蒸发热，能够更好地适应低温余热的利用。
此外，通过优化循环系统的结构和工艺参数，如增加蒸发器的换热面积、改进涡轮机的设计等，也能够提高系统的热效率和发电性能。
有机朗肯循环低温余热利用技术的研究还面临一些挑战。
首先是工质的选择和性能优化，不同的应用领域需要选择适合的有机工质，并对其进行性能改进。
其次是循环系统的热力学分析和优化设计，需要考虑循环过程中的传热、传质和流体动力学等多个方面的因素。
此外，还需要解决循环系统的稳定性和可靠性问题，确保系统长时间运行稳定且安全可靠。
有机朗肯循环低温余热利用技术在能源和环境保护方面具有重要的意义。
ORC低温余热发电技术
基于有机朗肯循环的ORC低温余热发电技术伴随国际能源价格持续上涨，及对可再生能源、清洁能源的呼声日益升高，有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle简称ORC)低温发电技术在国际电力工业市场已经成为一个异军突起的黑马。
典型的蒸汽动力发电系统，其工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环，包括以下四个热力学过程：第一步：定压吸热过程，第二步：绝热膨胀过程，第三步：定压放热过程，第四步：绝热加压过程。
该热力循环理论是由19世纪苏格兰工程师W.J.M.Rankine提出，为纪念其取得的成就，蒸汽动力装置的基本循环亦称为为朗肯循环(Rankine Cycle)。
有机工质朗肯循环专指以低沸点(蒸发温度38度，正戊烷)氟碳氢化合物为循环工质的热力系统，ORC低温发电技术就是基于这一工作过程的发电系统，也称有机工质朗肯循环发电。
ORC低温发电技术，这里低温泛指的温度小于150度但大于90度的热源，其低温热源是工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等清洁能源，技术突破点在于研究更低的热源温度以驱动透平做功发电，以适应更多的工况条件。
尽管发电效率低于传统火电，但由于使用的是清洁能源及工业过程中被废弃的低品质余热，因此在国际能源市场发展迅速。
常规的化石燃料发电技术(火力发电)，即利用煤炭、重油或天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气冲转汽轮机驱动发电机来发电。
这个系统中的循环工质是除盐水，由于水的物理性质(一个大气压，100度蒸发)，因此传统电力工业追求的是更高的温度计压力，以提高发电效率，如：超临界、超超临界等。
但是提高发电效率的同时，也带来了环境污染、粉尘、气候变化等负面因素。
因此在低温发电领域，ORC与传统的发电技术相比，具备以下几个优势：1)有机工质具有良好的热力学性质，低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。
有机工质朗肯循环中低温余热发电技术
可利用的余热
余热温度范围： 80－250℃ 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。
需要根据具体环境、条件及应用需求进行 系统设计。
有机工质朗肯循环余热发电用膨胀动力机
1.涡轮机 2.螺杆膨胀机 3.涡旋式膨胀机 4……….
有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一
余热回收再利用技术
有机工质朗肯循环 中低温余热发电技术
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▪技术应用背景介绍 ▪有机朗肯循环介绍 ▪有机工质朗肯循环余热发电原理 ▪ 膨胀机简介及技术特点 ▪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
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（ 250℃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。
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。
有机工质朗肯循环余热发电原理
膨胀动力机+发电机
工 业 余
蒸 发 器
热
预
热
器
冷 凝
器
工质泵
有机工质朗肯循环余热发电原理
热水入口温度(oC)
几种低温介质热物理特性指标对比：
低沸点工质纯低温煤气余热发电技术浅析
机…ｈ１３］。
（２）蒸发器
蒸发器一般采用列管式热交换器，余热气体走管程，低沸点工质走壳程。一般将下部的管束视为加热区 或预热区，上部为沸腾区。由于利用气体余热的低沸点工质蒸发器的换热系数一般较低，因此会带来较大的 金属换热面积，这一点需要在设计时仔细考虑。此外，低沸点工质在蒸发器内是一个相变过程，蒸发器内部 的两相换热过程的热力学分析对设计性能优良的蒸发器来说至关重要ｎＪ“ｈ１３－１引。
３低沸点工质低温余热发电技术系统及关键设备选择
３．１
低沸点工质低温余热发电技术的系统选择
目前采用低沸点工质的低温余热发电系统均为闭式。按系统中的工质种类可以划分为单工质系统和双 工质系统。前者仅采用低沸点工质，后者先用水或导热油将热量吸收出来，再采用低沸点工质。 笔者认为这种单工质或双工质系统的说法不易于理解，而结合核电站系统流程原理进行划分更为合适。 即将系统按循环回路数划分为一次回路闭式循环低温余热发电系统和二次回路闭式循环低温余热发电系 统。现有技术条件下，考虑系统中各部件间的温度品质、传热温差、换热效率及设备尺寸和投资成本，笔者认 为在７０℃＂－－２００℃的热源温度工况下，采用二次回路系统是不可取的。除热源点较多、相互间距离又较远 外，一般应采用一次回路闭式循环低温余热发电系统。 典型的一次回路闭式循环低温余热发电系统如图３所示。 从图３可以看出，典型一次回路闭式循环低温余热 发电系统主要由工质泵、低温余热蒸发器、透平、冷凝器 等组成。系统工作过程为：低沸点工质在低温余热蒸发 器等压吸热汽化后，进入透平中绝热膨胀作功，排出的乏 气进入冷凝器被冷却介质等压放热冷凝成液体，最后绝 热压缩泵送至低温余热蒸发器进行再一次循环。 ３．２低沸点工质低温余热发电系统的主要设备 与传统的以水为工质的朗肯循环发电系统相比，由 于低沸点工质自身特殊的物理和化学性质，必然使低沸 点工质循环发电系统各设备的性能要求、设计原则和运 行控制等都有其特殊性。
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是一种利用低温余热发电的系统，它可以将废热转化为可再生能源，具有较高的能量转换效率和环境友好性。
本文将对有机朗肯循环低温余热发电系统进行综述。
有机朗肯循环是一种基于Rankine循环的发电系统，其原理是利用工作流体的汽化-冷凝过程来驱动涡轮发电机。
相比于传统的水蒸汽循环，有机朗肯循环适用于较低温度范围的余热利用，从而扩大了余热发电的适用范围。
有机朗肯循环系统主要由余热回收器、膨胀机、冷凝器和泵等组成。
有机朗肯循环利用的工作流体是有机物质，如烷烃、醇类和氟化合物等。
在低温下，这些有机物质具有较低的沸点，使得其在回收过程中能够充分蒸发。
然后，工作流体蒸汽通过膨胀机驱动涡轮发电机，产生电力。
之后，膨胀后的工作流体进入冷凝器进行冷凝，然后再次被泵送到回收器进行再次蒸发，形成闭合的循环过程。
有机朗肯循环低温余热发电系统具有许多优点。
它可以高效利用低温余热能源，提高能源利用效率。
有机朗肯循环系统可以适应较宽的温度范围，因此适用于各种工业应用中的余热发电。
由于有机朗肯循环系统使用环保的有机物质作为工作流体，其对环境的影响较小，解决了传统余热发电系统中的环境问题。
有机朗肯循环低温余热发电系统也存在一些挑战。
工作流体的选择对系统性能有很大影响，需要综合考虑其物理性质、可再生性和环境影响等因素。
系统的热损失和泵功耗等能量损失也需要进行有效控制，以提高系统的能量转换效率。
有机朗肯循环系统的建设和运维成本相对较高，需要进一步降低经济成本才能推广应用。
有机朗肯循环低温余热发电系统是一种高效利用低温余热能源的系统，具有广阔的应用前景。
目前，有机朗肯循环系统已经在一些工业领域得到了应用，并取得了一定的经济和环境效益。
还需要进一步研究和开发，以提高系统的性能和降低成本，推动其在更广泛范围内的应用。
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(ORC)低温余热发电系统是一种利用低温余热产生电力的技术。
该系统
在工业生产和能源利用过程中，将产生的低温余热通过热交换器与有机工质进行换热，使
工质蒸汽产生膨胀，驱动涡轮机旋转，最终将机械能转换为电能，并输送到电网供应。
ORC低温余热发电系统可以应用于多种工业领域，如钢铁、化工、制冷等。
因为这些
工业过程常常产生高温的废热，此外，ORC低温余热发电系统还可以应用于地热、太阳能、生物质等能源领域，利用这些低温热源发电。
ORC低温余热发电系统的优势在于其可以利用低品位能源进行独立发电，实现能量回
收和节能减排的目的。
另外，由于工质蒸汽不依赖于水，不会产生二次污染，因此相对于
传统的蒸汽发电系统具有更加卫生环保的特点。
同时，ORC低温余热发电系统还可与太阳能、地热等AGEN热源结合使用，形成新型能源系统，实现更高效的能源利用。
但是，ORC低温余热发电系统也存在一些技术难题及挑战。
一方面，虽然工质选择广泛，但是其性能、耐久性及安全性等方面还需要进一步研究和开发。
另一方面，该技术需
要高品质的制冷系统和预处理设备的支持，成本相对较高，需要一定的投资和经营成本。
目前，随着能源需求的不断增加和环保意识的普及，ORC低温余热发电系统将会有广
泛的市场应用前景，并且将会有更加多元化的应用方向。
因此，对于该技术的研究、开发
和应用都有很大的空间和发展机会。
低温有机朗肯循环余热发电技术
低温有机朗肯循环余热发电技术目录1.低温余热发电概述 (1)2.ORC发电原理及流程 (2)3.ORC发电机组设备配置 (3)4.ORC发电机组特点 (3)5.低品位余热利用螺杆膨胀机发电系统技术原理 (4)6.膨胀机与换热器是有机朗肯循环系统的核心部件 (5)7.ORC螺杆膨胀发电机组对余热的利用 (6)7.1.市场背景 (6)7. 2.ORC原理 (7)7.3.ORC膨胀机人员适用范围及类别 (8)7.3.1.螺杆膨胀机分类 (8)7.3.2.ORC膨胀机热源适用范围 (8)7.3.3.类别 (8)8.余热利用解决方案 (9)8.1.热水（热液）余热回收 (9)8.2.低压蒸汽余热回收 (10)8. 3.柴油机余热利用 (13)1.低温余热发电概述目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率都在50%以上，美国的能源利用率己超过60%,而我国只有30%左右。
我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充分利用。
低温热源泛指温度小于250°C但大于80°C的热源，包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。
在工业领域中，一般低温余热指的是200°C以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水；150°C以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。
由于这部分余热其品位较低，回收系统初期投资大，回收期长，因此，在相当长的一段时间里低温余热资源都没有引起足够的重视。
低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽、热水等所含的低品位热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。
该技术利用余热而不直接消耗能源，不仅不对环境产生任何破坏和污染，反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。
由于低温余热发电大部分利用的是温度小于150°C的热源，此时传统的以水（蒸汽）为循环工质的发电系统由于产生的蒸汽压力低，导致发电效率较低，无法产生经济效益。
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
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低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术作者：张红云南电力职工大学来源：更新日期：2007-3-19引言
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。
等废弃物排放的优点。
本文介绍以色列奥玛特(0RMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(0rga nic Rankine 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℃，而一些有机物的沸点却低于水的沸点，见表l。
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。
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℃，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／mi n，一次进汽压力182kPa，温度115℃，二次进汽压力54kPa，温度81℃，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。
双工质循环机组，其热效率高，结构紧凑。
我国的小型双工质循环系统地热电站——辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×J00KW，利用地热水(水温75℃)发电，于1977年1 1月投入运行。
3 ORC纯低温余热发电在水泥工业的应用
我国水泥厂在利用ORC纯低温余热发电技术方面尚属空白。
1999年德国海德堡水泥集团在德国环境部支持下，利用世界银行贷款，由以色列奥玛特(ORMAT)公司设计，在德国的Lengfurt水泥厂3000t／d 的生产线上，建成了世界首座水泥厂ORC纯低温余热发电站。
该发电站的特点是：余热热源来自熟料冷却机出口的废气，而窑尾预热器出门的废气用来烘干生料和煤，该系统的主要技术指标如表4所示。
据报道，白1999年投产以来，整套设备运行情况良好，发电站占地面积很少，汽轮机发电机现场实现无人操作，在水泥厂的中控室对电站进行控制。
，投产以来电站的平均zfN>98％；单位熟料发电量可达10．5kWh ／t；其维修费用较低，每年约6800美元。
从节电和环保角度来说，每年CO。
减排量约7600t。
据以色列奥玛特(0RMAT)公司介绍，德国海德堡水泥集团正利用在Lengf urt水泥厂取得的经验，在印尼分公司新建的水泥生产线上建造新的ORC 纯低温余热发电站。
冷却机余热回收系统的OEC(奥玛特能量转换器Ormat Energy Converte r)的工艺过程址图1。
为了回收熟料冷却机废气中的余热，在电除4器后装设r常规的废热回收热交换器，热量传递型位于低压闭路循环中的导热油中。
导热油的热量在蒸发器中传递给OEC中的有机工质(上E戊烷)。
正戊烷在蒸发器中蒸发，蒸气在汽轮机中膨胀做功，在窄冷的冷凝器中凝结成液态正戊烷，通过泵(60m。
／h，27℃)送回蒸发器，完成循环。
4有机朗肯循环(ORC)原理常规的水蒸气朗肯循环中，工质是水，由锅炉、汽轮机、冷凝器和给水泵组成，工质在热力设备中不断进行等压加热、绝热膨胀、等压放热和绝热压缩4个过程，使热能不断转化为机械能。
当利用低温有机工质时，主要设备有：蒸发器、汽轮机、冷凝器和正戊烷循环泵对于低等及中等的焓热，ORC技术比常规的水蒸气朗肯循环有很多优点，主要是在回收显热方面有较高的效率，由于循环中显热／潜热
比例不相等，ORC技术中此比例大。
因此采用ORC技术比水蒸气循环会同收较多的热值。
上述的显热／潜热比例的不同，可以从图2所示的T—S图1看出
4一l过程：锅炉及过热器巾的等压加热过程，其中：(4—5)段，由未饱和水等压预热成饱和水；(5—6)段，再等压等温汽化为饱和蒸气；(6一1)段再等压加热成过热蒸气。
1—2过程：过热蒸气住汽轮机中的绝热膨胀过程，工质对外做功。
2—3过程：在冷凝器中的等压放热凝结过程。
3—4过程：水在给水泵内的绝热压缩过程，在T—S图上，3、4两点几乎重合。
从T—S图上可以看到，当有机蒸气在汽轮机中膨胀时，它趋向过渡或变得更干燥些，¨1i水蒸气则在膨胀过程中变得更潮湿。
因此，有机蒸气进入汽轮机前不需要过热。
与水蒸气朗肯循环相比较，0RC的特征uJ‘总结如下：
1)正戊烷具有良好的热力学性质，同时已把爆炸防护以及环境与工作地点的防护考虑住1人J。
低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。
2)正戊烷比水蒸气密度大(见表5)、比容小，导致汽轮机(特别是其末级叶片的高度)、排气管道及空冷冷凝器中的管道尺寸较小。
3)与水蒸气不同，正戊烷在膨胀做功过程中，从高压到低压始终保持干燥状态，这就消除J，形成湿气的可能性以及当高速小水滴冲击汽轮机时产生腐蚀损坏的可能性。
所以，0RC能比水蒸气汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动，不需要装过热器。
4)在缺水地区，优先使用空气冷却的冷凝器。
0RC电厂使用的窄冷冷凝器要比水蒸气电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多，价格也低得多。
5)与水蒸气相比，山于有机：Ii质的声速低，在低叶片速度时，能获得有利的空气动力配合，在50Hz时能产牛高的汽轮机效率，不需要装齿轮箱。
6)有机T质冷凝压力高，整个系统在接近和稍高于大气压力下工作，使得有机工质的漏失现象大为降低。
7)有机工质凝固点很低(低于一73℃)，在较低温度下仍能释放能量。
这样在寒冷天气可增加出力，冷凝器也不需要增加防冻设施。
5 oRC技术在其他领域的应用
0RC技术不仅已用于水泥厂的余热发电，且也用于其他1：、lp，见表6。
从表6可知，此技术所利用的热源温度最低达104℃。
6结束语
以低沸点的正戊烷作为工质的朗肯循环低温余热发电技术，对于低位工业余热(如水泥厂废气余热和地热能等)的开发，有重要参考意义。
由于低沸点L质的优点，建议0RC技术在我国纯低温余热发电技术中逐步推广运用。