ORC

有机朗肯循环(OrganicRankineCycle，简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成，其工作原理如图1所示。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。

中文名：有机朗肯循环

外文名：OrganicRankineCycle

1、基本简介

常规的水蒸气朗肯循环中,工质是水蒸气,由四大设备: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四个过程,使热能不断转化为机械能。当利用低温有机工质(如上述的戊烷)作为循环的工质时,主要设备有:蒸发器、汽轮机、冷凝器和循环泵等。

对于低及中等的焓热,ORC技术与常规的水蒸气朗肯循环相比有很多优点,主要体现在回收显热方面有较高的效率,由于循环中显热/潜热不相等,而ORC技术中此比例大。因此采用ORC技术可回收较多的热量。

2、工作过程

有机朗肯循环

4-1过程:锅炉及过热器中的等压加热过程,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汽;(6-1)段再等压加热成过热蒸汽。

1-2过程:过热蒸汽在汽轮机中的绝热膨胀过程,工质对外作功。

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。

3、功能特点

(1)对较低温度热源的利用有更高的效率。

(2)戊烷比水蒸气密度大,比容小,因此所需汽轮机的尺寸(特别是减小汽轮机末级叶片的高度)、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。

(3)与水蒸气不同,戊烷在膨胀作功过程中,从高压到低压始终保持干燥状态,这就消除了形成湿气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,ORC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。ORC电厂使用的空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,由于有机工质的声速低,在低叶片速度时,能获得有利的空气动力配合,在50Hz时能产生较高的汽轮机效率,不需要装齿轮箱。

(6)有机工质冷凝压力高,整个系统在接近和稍高于大气压力的情况下工作,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-73℃),这就允许它在较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防冻设施。

4、应用领域

ORC技术不仅用于水泥工厂的余热发电厂,也用于其他工业。