膨脹機(jī)是ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備，它是將蒸發(fā)器出口的高溫高壓的有機(jī)飽和蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能從而對(duì)外做功的設(shè)備,。膨脹機(jī)按工作性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的不同，可分為速度式和容積式膨脹機(jī),。速度式膨脹機(jī)適用于大流量場合,，其輸出功率和轉(zhuǎn)速相應(yīng)較高。小流量,，大膨脹比的場合采用容積型膨脹機(jī)較為合適?，F(xiàn)目前研究較多的是螺桿膨脹機(jī)和徑流式透平膨脹機(jī)。螺桿膨脹機(jī)有較為成熟的工業(yè)應(yīng)用,，適合行業(yè)較多,，目前我國已成功研制出了10KW和40KW的單螺桿膨脹機(jī)的樣機(jī),。有機(jī)朗肯循環(huán)簡稱ORC。湖南100kwORC低溫發(fā)電機(jī)
近年來,，隨著世界性的能源資源緊缺和全球性環(huán)境問題的日益嚴(yán)重,，各國已在緊張的研究相關(guān)技術(shù)理論或制定相應(yīng)政策應(yīng)對(duì)、緩解該問題,?；诘推肺粺崮芾玫挠袡C(jī)朗肯循環(huán)(OrganicRankineCycle，ORC)是降低能源燃料消耗,、節(jié)能減排的有效措施和手段,，成為世界各國學(xué)者、科研機(jī)構(gòu),、高等院校研究的重點(diǎn)課題,，采用新型的冷電、熱電或冷熱電聯(lián)供循環(huán)是提高低品位熱能利用ORC系統(tǒng)效率和優(yōu)化其性能的有效途徑之一,。應(yīng)用于ORC系統(tǒng)的有機(jī)工質(zhì)具有一定的GWP值,、ODP值等環(huán)境潛值，都將對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響,，在其生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中可能對(duì)環(huán)境造成一定的污染,，ORC系統(tǒng)運(yùn)行過程中工質(zhì)泄漏也必將加劇全球變暖、臭氧層的破壞,。orc發(fā)電經(jīng)銷商有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電,，是進(jìn)行低溫余熱發(fā)電。
一般ORC發(fā)電系統(tǒng)選擇使用異步電機(jī),，考慮因素是系統(tǒng)控制問題,，異步電機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速控制要求不高，在熱源不穩(wěn)定的情況下,，電機(jī)對(duì)機(jī)組有較大工況的變化范圍適應(yīng)性較強(qiáng),。ORC發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量和對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小，并網(wǎng)更方便,，功率較大,，運(yùn)用范圍更廣。蒸發(fā)器和冷凝器統(tǒng)稱為換熱器,，其作用和工作原理一樣,。在ORC發(fā)電系統(tǒng)中換熱器類型的選用對(duì)機(jī)組效率與經(jīng)濟(jì)技術(shù)性影響較大。現(xiàn)目前運(yùn)用于ORC發(fā)電系統(tǒng)的換熱器有管殼式換熱器和板式換熱器,，相對(duì)而言,，管殼式換熱器較平板式換熱器運(yùn)用更多，而板式換熱器與常規(guī)的管殼式換熱器相比,，傳熱系數(shù)較高,，在一定的范圍內(nèi)有取代管殼式換熱器的趨勢,。
隨著全球性的能源緊缺和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，通過充分利用可再生能源和工業(yè)余熱資源,，從而提高能源利用效率是緩解能源和環(huán)境問題的重要方式.有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)是更有應(yīng)用前景的低品位熱能發(fā)電技術(shù)之一.本文針對(duì)ORC系統(tǒng)建立了結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)操作參數(shù)同步優(yōu)化的換熱設(shè)備多目標(biāo)優(yōu)化模型,，采用R245fa為工質(zhì)和板式換熱器，以效率更大和比投資成本更小為目標(biāo)函數(shù).首先分析了單個(gè)變量(蒸發(fā)壓力,，冷凝壓力,，過熱度，蒸發(fā)器板間距,，冷凝器板間距)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,，然后選取了系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)(蒸發(fā)壓蒸發(fā)壓力，冷凝壓力,，過熱度)和換熱器的結(jié)構(gòu)參數(shù)(蒸發(fā)器和冷凝器的板長,，板寬，板間距)九個(gè)參數(shù)為決策變量,，利用遺傳算法進(jìn)行ORC換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)與操作參數(shù)多目標(biāo)同步優(yōu)化,，獲得多目標(biāo)優(yōu)化的Pareto更優(yōu)前沿及對(duì)應(yīng)的更優(yōu)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和更佳換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)通流面積較小,。
ORC發(fā)電的原理是以沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的有機(jī)物質(zhì)(如丁烷,、氯乙烷或氟利昂等[8])為工質(zhì)，有機(jī)工質(zhì)在熱力設(shè)備中不斷進(jìn)行等壓加熱,、絕熱膨脹,、等壓放熱和絕熱壓縮4個(gè)過程,，使熱能不斷轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，發(fā)電裝置的循環(huán)系統(tǒng)由換熱器,、汽輪機(jī),、冷凝器和給水泵組成[9]。ORC的具體過程為：機(jī)泵送來的有機(jī)工質(zhì)在換熱器中經(jīng)低溫余熱加熱后成為過熱蒸汽,，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī),，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，過熱蒸汽釋放出熱能后溫度,、壓力均降低,，成為乏汽，由冷凝器冷凝為液態(tài),，再經(jīng)機(jī)泵升壓,，完成一個(gè)循環(huán)。因?yàn)橛袡C(jī)工質(zhì)的常壓沸點(diǎn)遠(yuǎn)低于水的常壓沸點(diǎn)(100℃),，使得該有機(jī)工質(zhì)在較低溫度下就可以汽化,，因此可以充分利用低溫余熱作為熱源進(jìn)行發(fā)電,。有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成簡單。福州高效磁浮渦輪ORC發(fā)電產(chǎn)品
ORC優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在回收顯熱方面有較高的效率,。湖南100kwORC低溫發(fā)電機(jī)
煙氣余熱利用ORC系統(tǒng)：余熱鍋爐排出的煙氣經(jīng)脫酸,、除塵等凈化處理后，煙氣溫度在150℃左右,，低溫余熱仍可進(jìn)一步利用,。在煙氣低溫余熱利用ORC系統(tǒng)中，利用有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行朗肯循環(huán),，其系統(tǒng)配置如圖1所示,，有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)定壓吸熱，然后在膨脹機(jī)內(nèi)絕熱做功,，乏汽在冷凝器中定壓放熱,，之后在工質(zhì)泵內(nèi)進(jìn)行絕熱壓縮，再回到原來的動(dòng)力循環(huán)過程,。使用有機(jī)工質(zhì)可以比較好地利用低溫余熱,，提升系統(tǒng)的能源利用效率，并降低二氧化碳排放,，系統(tǒng)的熱源利用效率會(huì)有比較大的提升,，從而充分帶動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電，讓系統(tǒng)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，乏汽可以凝結(jié)為液態(tài)達(dá)到回收能源的目的,。湖南100kwORC低溫發(fā)電機(jī)