熱源溫度對(duì)ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)性能的影響

韓江濤，魏新利，2，馬新靈，2，孟祥睿，2，武 潭，石文琪

(1.鄭州大學(xué) 化工學(xué)院，河南 鄭州 450001;2.熱能系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)與裝備教育部工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450001)

1 前 言

在工業(yè)生產(chǎn)中，大約50% 的余熱能沒有有效利用，直接排放到環(huán)境中，造成了環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)[1-2]。有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)技術(shù)被認(rèn)為是回收低溫余熱的有效途徑[3-4]。因此，深入研究 ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)具有重要意義。

許多學(xué)者針對(duì)不同情況在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)ORC系統(tǒng)進(jìn)行過深入研究[5]。MIAO等[6]采用渦旋膨脹機(jī)，R123為工質(zhì)，通過改變泵頻率和膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速，得出熱源溫度 140 ℃時(shí)最大軸功率和熱效率分別為2.35 kW和6.39%。吳玉庭等[7]采用單螺桿膨脹機(jī)，R123為工質(zhì)，研究了冷源對(duì)系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明，隨著冷卻水流量的增大，膨脹機(jī)輸出功和軸效率都增大，而當(dāng)冷卻水流量達(dá)到12 m3?h-1時(shí)，系統(tǒng)存在最大凈輸出功和熱效率，分別為2.44 kW和2.47%。另外吳玉庭等[8]還研究了環(huán)境溫度、冷凝溫度對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明，夏季與冬季相比，凈輸出功和熱效率分別下降了4.13 kW和3.03%，隨著冷凝溫度從24升為40 ℃，凈輸出功和熱效率分別降低了2.52 kW和1.87%。HE等[9-11]通過理論分析得出了蒸發(fā)溫度和熱效率的理論公式，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。另外對(duì)不同工質(zhì)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，當(dāng)工質(zhì)臨界溫度接近熱源溫度時(shí)，有較高的凈輸出功；系統(tǒng)中蒸發(fā)器?損失最大。曹瀧等[12-13]采用單螺桿膨脹機(jī)，R245fa為工質(zhì)，分析了變工況下的ORC系統(tǒng)性能。結(jié)果表明，熱源溫度主要改變蒸發(fā)器出口的溫度及過熱度，冷源溫度主要改變膨脹機(jī)進(jìn)出口壓力。……