一般ORC发电系统选择使用异步电机,考虑因素是系统控制问题,异步电机对转速控制要求不高,在热源不稳定的情况下,电机对机组有较大工况的变化范围适应性较强。ORC发电机组的装机容量和对电网的冲击较小,并网更方便,功率较大,运用范围更广。蒸发器和冷凝器统称为换热器,其作用和工作原理一样。在ORC发电系统中换热器类型的选用对机组效率与经济技术性影响较大。现目前运用于ORC发电系统的换热器有管壳式换热器和板式换热器,相对而言,管壳式换热器较平板式换热器运用更多,而板式换热器与常规的管壳式换热器相比,传热系数较高,在一定的范围内有取代管壳式换热器的趋势。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。上海ORC发电类型
ORC系统的蒸发温度应该控制在70-11℃,并且系统的净输出功存在极大值,综合分析工质对环境影响潜能值,使用R600a工质比较有效,根据蒸发温度为100℃设计,ORC系统可以获得385kW的发电功率,全年可以节约950吨标煤,并减少2250吨二氧化碳,以及降低氮氧化物的排放,有非常好的节能减排效果。垃圾焚烧低温余热发电的系统设计中,设计人员应该了解不同工质的属性,并根据系统的要求正确选择工质;有工质的蒸发温度,对发电功率、发电效率和排烟温度有明显影响,工质选择时应予以综合考虑。上海ORC发电组有机朗肯循环的工质是低沸点、高蒸汽压的有机工质。
ORC的有优点:1.采用低温有机朗肯循环冷能发电装置具有操作简便、灵活性高、占地小、易于维护的优点,虽发电效率较低,但投资小,接收站可操作性强,具备良好的工程化推广价值。2.海水入口温度对冷能发电装置影响明显,在其他条件均相同的情况下,海水入口温度为重现期2a极端更高水温29.9℃时,与贫气海水均温(18.8℃)工况相比,装置发电效率提高了20%。因此,我国南方地区LNG接收站尤其适合采用低温有机朗肯循环冷能发电系统。3.在其他条件均相同的情况下,富气情况下的发电效率较贫气情况降低约25%。
在有机朗肯循环发电设备中,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汽;之后,高温高压有机工质蒸汽推动膨胀机发电机进行发电,产生电量输出;膨胀机出口的低压过热蒸汽进入冷凝器,向低温热源放热而被冷凝为液态,如此往复循环。ORC发电设备与其他热机循环相比有诸多明显的优点。首先,与其他热机循环相比,ORC对低品位余热的利用率更高;其次,使用ORC发电设备的尺寸和重量小;此外,有ORC比其他热电循环的运行维护成本更低。有机朗肯循环发电,可用于生物质发电。
ORC发电的原理是以沸点远低于水的有机物质(如丁烷、氯乙烷或氟利昂等[8])为工质,有机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,带动发电机产生电能,发电装置的循环系统由换热器、汽轮机、冷凝器和给水泵组成[9]。ORC的具体过程为:机泵送来的有机工质在换热器中经低温余热加热后成为过热蒸汽,过热蒸汽进入汽轮机,将热能转化为机械能,过热蒸汽释放出热能后温度、压力均降低,成为乏汽,由冷凝器冷凝为液态,再经机泵升压,完成一个循环。因为有机工质的常压沸点远低于水的常压沸点(100℃),使得该有机工质在较低温度下就可以汽化,因此可以充分利用低温余热作为热源进行发电。ORC对较低温度热源的利用有更高的效率。上海ORC发电组
ORC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。上海ORC发电类型
ORC发电机组可将工业生产过程中产生的中低温余热进行回收,并转化为高等电能。ORC涡轮透平膨胀技术可利用90~300℃的低温热源进行发电,热电转换效率处于行业先进水平。涡轮透平是目前该领域内效率更高的低温发电技术。这一技术可普遍用于石化、钢铁、水泥、建材、玻璃、陶瓷、化肥、化工等高能耗行业的余热回收发电,应用形式包括:工艺热媒水余热回收发电、工艺物料余热回收发电、工艺乏汽或放散废蒸汽余热回收发电、工业窑炉烟气余热回收发电等。也可以推广到可再生能源如地热发电、太阳能光热发电和生物质发电等系统中。上海ORC发电类型
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