基于有机工质朗肯循环系统的低温余热发电技术简述

调整能源结构、推进节能减排是我国工业化的必经之路。我国工业生产产生的中高温余热发电技术较为成熟,而低品位余热发电尚在发展。以低沸点有机物为工质的朗肯循环低温发电技术是回收中低品位热能的有效手段,不仅节能降耗,还能为企业带来可观的经济效益。文中从技术原理、循环工质、关键设备等方面介绍有机工质朗肯循环低温发电技术,并对发展前景作出展望。     

工质性质对有机朗肯循环低温发电系统影响的实验研究

在有机工质双循环朗肯发电系统中,循环工质的性质对电能输出量和低温热能的转化效率有重要影响。该研究设计搭建试验台,并对R142b、R152a和R134a 3种典型循环工质进行对比实验,分析压力、液体密度、潜热、气体比容、膨胀过程焓差等因素对低温热能发电系统的影响,并对系统优化和循环工质的选择提供依据。     

能源工业的可持续发展

利用低温工质制冷发电的方法，以低温工质为循环制冷作功工质，依托具有低品位热能的太阳能，地热能，工业余热与低污染的低品位工业热能为热源，建设发电站与制冷发电站，用以制冷与发电。以此来减少煤炭，石油，天然气的消耗量，抑制大气中ＣＯ２气体浓度的增加，减缓全球气候变暖。     

关于“冷电循环”的探讨

以能量转换和守恒定律为出发点,利用气体在透平膨胀机内进行绝热膨胀对外做功时,气体的能量减少的同时温度降低的原理,通过选择适当的循环工质和冷却工质,采用经济的技术措施,将透平膨胀机的终参数(温度参数)向下迁移,获得更大的焓降,探讨建立冷电循环的可能性,探寻充分利用低温热能、兼顾发电和制冷的方法。     

低品位热能制冷发电站

以低沸点工质为循环制冷作功工质,以低品位热能为热源,建设低品位热能制冷发电站,用以制冷、发电。     

低品位热能制冷发电站

以低沸点工质为循环制冷作功工质,以低品位热能为热源,建设低品位热能制冷发电站,用以制冷、发电。     

低温太阳能热力发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适宜于低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质,根据 PR 状态方程计算和分析了采用 11 种低沸点有机流体工质的低温太阳能发电朗肯循环的热力性能.结果表明:随着工质临界温度的升高,有机透平进口处的最大蒸发压力基本呈下降趋势;在凝结温度与有机透平进口温度一定的情况下,临界温度越高的流体,其循环热效率越高;使用正已烷和正戊烷能获得较高的循环热效率,凝汽器中的凝结压力比较适中,是比较适合用作低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质.     

有机朗肯循环的研究进展

有机朗肯循环是一种被认为能有效利用低温热能的技术。科研工作者在不同方面（包括工质、膨胀机、换热器的影响、系统的优化）对有机朗肯循环系统效率的影响进行了大量的研究。本文针对不同热源的工质筛选、膨胀机的特点、系统循环优化以及换热器的影响方面进行了讨论和总结,为有机朗肯循环系统的实际应用提供参考。     

水泥回转窑窑尾低温废气余热发电初探

<正> 一、概述余热回收利用是节能工作的一个重要方面,随着节能技术的发展,使回收低温余热成为可能,如果可以用低温余热发电,则在目前国家严重缺电的情况下意义更大。水泥工业是耗能大户,其耗能(指热能)的30%～60%通过废气以余热的方式被浪费。在回转窑生产系统中可以通过常规的发电系统(以水为工质)来     

低焓能源发电技术研究

为充分利用低焓能源,利用低沸点工质、采用双循环发电技术探讨了10～50 ℃的水发电的可行性,并对冷凝系统采用0 ℃的冰或冰水混合物的发电效率及每吨冰的发电量和跨季节蓄冰的可行性进行了分析计算.结果表明,低温发电技术在理论上可行,以氨为工质时采用朗肯循环的低温差发电系统得到净输出功的最低极限温差接近12 ℃;利用冰蓄冷发电时可提高系统的净发电效率.     

我国太阳能有机朗肯循环研究现状

太阳能具有易转化为低温热源的特性,而有机朗肯循环是利用低温热源或工业余热发电的理想方式,两者相结合形成基于太阳能的有机朗肯循环发电技术。综述了我国光热太阳能发电技术和市场现状以及针对有机朗肯循环的研究现状。经分析发现,目前研究中理论分析或计算机模拟较多,缺乏实际应用的验证。论述了有机朗肯循环工质的选择、循环性能分析方法以及所面临的问题和改善方法。     

地热资源发电技术特点及发展方向

地热资源是一种清洁无污染、可再生的新型能源,对于发展低碳经济、实现可持续发展具有积极的作用.目前地热发电技术主要包括干蒸汽发电、扩容式蒸汽发电、双工质循环发电和卡琳娜循环发电等.其中干蒸汽发电系统工艺简单,技术成熟,安全可靠,循环效率可达20％以上,是高温地热田发电的主要形式;扩容式发电技术已在地热发电领域得到广泛应用,尤其是中高温地热田,二级扩容系统循环效率约为15％～20％;针对中低温地热资源,双工质循环发电技术是较为适用的,它由地热水系统和低沸点介质系统组成,循环效率较扩容式蒸汽发电技术可提高20％～30％;卡琳娜循环在低温地热资源应用领域中有其独特的优越性,通过调整氨和水的比例,可以适应低温地热水的发电特性,卡琳娜循环发电技术的循环效率比朗肯循环的效率高20％～50％.在低温地热资源的开发利用过程中,双工质循环和卡琳娜循环技术具有广阔的发展前景.作为一种新型地热资源,干热岩具有很高的开发利用价值.新型的联合循环发电技术是地热发电技术的发展方向.在浅层地热能得到大规模开发后,中深层地热资源和干热岩资源将成为地热发电技术新的资源,我国应注重中深层地热资源和干热岩资源的开发.     

盐梯度太阳池Kalina循环发电系统性能研究

Kalina循环发电系统是一种典型的低温热源发电系统,具有广阔的应用前景。盐梯度太阳池能够实现连续聚热和跨季节蓄热,可广泛应用于光热发电系统和光热供热系统。文章提出了一种以太阳池储热量为热源的盐梯度太阳池Kalina循环发电系统,并利用Aspen Hysys软件对该系统进行建模。而后根据模拟结果,研究了提热温度、运行压力和氨水浓度对该系统各项性能的影响。此外,还分析了典型工况下,该系统的热力性能。分析结果表明:随着提热温度逐渐升高,盐梯度太阳池Kalina循环发电系统的发电功率、热效率和效率均逐渐增加;随着运行压力逐渐升高,该系统的热效率和效率逐渐升高,并且存在最佳的运行压力1.75 MPa,使得该系统获得最大发电功率;随着氨水浓度逐渐增大,该系统的发电功率也会逐渐增大,但热效率和效率却逐渐降低;当氨水浓度为85%、运行压力为1.75 MPa、提热温度为90℃时,该系统的热效率和效率分别为7.93%,57.59%。     

太阳池的研究与应用

自从1902年Kalecsinsky首次发现了天然太阳池现象以后，经过长期的研究和发展，太阳池技术已被广泛应用于发电、取暖、海水淡化．矿物加工等领域，太阳池成为近期内进行大规模太阳能热利用的最有前景的低温热源装置。主要综述了太阳池的集热原理及建造方法、太阳池中热量的贮存及提取方式、太阳池的应用以及研究动向等，并指出目前我国太阳池技术还处于实验研究的阶段，而我国具有丰富的太阳能和盐资源，大力开发太阳池技术将为发展地方经济起到重要的作用。     

变工况下有机朗肯循环发电特性的实验研究

有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。基于R245fa为工质的低温热源驱动有机朗肯循环发电系统,通过改变电加热器功率来研究其在变工况下的发电特性。结果表明：热源热量变化12%时,系统最大净发电量为7.8 kW,发电效率为8.7%;系统最小净发电量为6.9 kW,发电效率为8.26%;系统重新达到稳定状态的时间为35 ~ 45 min,相同时间内,系统对热源温度降低的响应更迅速而对热源温度升高的响应速度较慢;在此热源的改变条件下系统仍能稳定运行。     

Low-grade heat conversion into power using organic Rankine cycles – A review of various applications

An organic Rankine cycle (ORC) machine is similar to a conventional steam cycle energy conversion system, but uses an organic fluid such as refrigerants and hydrocarbons instead of water. In recent years, research was intensified on this device as it is being progressively adopted as premier technology to convert low-temperature heat resources into power. Available heat resources are: solar energy, geothermal energy, biomass products, surface seawater, and waste heat from various thermal processes. This paper presents existing applications and analyzes their maturity. Binary geothermal and binary biomass CHP are already mature. Provided the interest to recover waste heat rejected by thermal devices and industrial processes continue to grow, and favorable legislative conditions are adopted, waste heat recovery organic Rankine cycle systems in the near future will experience a rapid growth. Solar modular power plants are being intensely investigated at smaller scale for cogeneration applications in buildings but larger plants are also expected in tropical or Sahel regions with constant and low solar radiation intensity. OTEC power plants operating mainly on offshore installations at very low temperature have been advertised as total resource systems and interest on this technology is growing in large isolated islands.     

Fundamental experiment of pumpless Rankine-type cycle for low-temperature heat recovery

This paper proposes a new pumpless Rankine-type cycle for power generation from low-temperature heat sources. The new cycle mainly consists of an expander, two heat exchangers, and switching valves for the expander and heat exchangers. Instead of using a working fluid pump, the switching valves method (SVM) is employed to control the cycle. The SVM makes each heat exchanger switch between functioning as an evaporator and functioning as a condenser. In this arrangement, the working fluid flows back and forth between the two heat exchangers without a working fluid pump. Therefore, the new cycle does not involve problems caused by a pump. In the first basic experiment carried out to clarify the feasibility of the proposed cycle, the function of the expander was emulated by using an expansion nozzle. HFC245fa was used as the working fluid. The experimental results confirm that the proposed cycle works and that it has the potential to produce power. Fundamental time-varying characteristics of the proposed cycle are also shown and discussed.     

低温热能高效利用途径分析

低温热能总量巨大,对其高效利用在节能减排、能源结构调整等方面的意义重大.低温热能已在我国工业过程中初步利用,但尚存改进与优化空间.未来工业过程中的低温热能将呈现出新的特点与趋势,低温热能的利用途径也需相应发生变化.提出低温热能利用的总体原则,即“将合适的能源用在合适的地方”,追求整体效益最大化,并从五个层次进行了解释;提出低温热能利用具体实施中的三步骤技术路线;围绕低温热能利用中的关键技术,进行原理和性能改进方向的讨论,包括低温热能发电技术、热泵技术,以及系统的模拟、评价、优化和运行控制技术.展望了更高层次的能源系统优化,将优化原则从“温度对口,梯级利用”拓展到“温度、压力对口,梯级利用;成分、体量对口,分级转化;地域、用能形式对口,供需双向协同”,以实现能源资源在更高系统层面的高效综合利用.     

有出口温度限制的热源亚临界有机朗肯循环最佳回热度定量准则的研究

我国的余热资源和可再生能源丰富,但部分余热资源和可再生能源分布比较分散,并存在温度和能量密度均较低的问题。基于传统能源转化技术,利用温度较低的余热资源和能量密度较低的可再生能源进行发电,会降低余热资源和可再生能源的热功转换效率。有机朗肯循环(ORC)系统可以有效利用低温热能进行发电。对于不同温度和形式的热源,采用合适的工质和循环工况,可以提高ORC系统的发电效率。有出口温度限制的热源是一种较为常见的热源形式,在ORC系统中增加回热装置可能会进一步提高热力循环对该类热源的利用效率。因此,文章针对有温度出口限制的热源,建立了亚临界ORC计算分析模型,选取了干流体和等熵流体作为循环工质,以热源回收?效率作为ORC系统的循环性能评价指标,系统地比较了不同回热度条件下ORC系统的循环性能。文章系统地分析了回热流程对ORC系统循环性能的影响规律,并将计算结果进行理论关联,首次建立了依据冷源和热源条件直接选取最佳回热度的定量准则。     

低温地热发电有机朗肯循环的优化

采用(火用)分析方法及PR状态方程,建立了低温地热发电有机朗肯循环的工质优选及主要参数优化热力学方法.比较计算了以10种干流体有机工质为循环工质的低温地热发电有机朗肯循环的输出功率、(火用)效率及其余主要热力性能.结果表明,低温地热发电有机朗肯循环的性能极大地受工质的物性及蒸发温度的影响.总体来看,随着工质临界温度的升...