中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收系統(tǒng)熱力評價.pdf

1、中低溫余熱資源在我國冶金企業(yè)中廣泛存在，其中高溫余熱回收技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，高溫余熱得到高效率的回收利用，而約占總量48％的中低溫余熱資源絕大部分未得到回收。有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)相比于傳統(tǒng)的循環(huán)方式，可采用低沸點(diǎn)的有機(jī)工質(zhì)，能夠回收中低溫余熱。有機(jī)朗肯循環(huán)能簡化系統(tǒng)設(shè)備，提高發(fā)電效率。本文就回收利用200℃焦?fàn)t煙氣余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了研究。
　　本文建立了有機(jī)朗肯循環(huán)蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、工質(zhì)泵、中間換熱器的數(shù)學(xué)模

2、型，建立了未添加中間換熱器（IHE）的ORC系統(tǒng)模型，添加IHE的系統(tǒng)模型以及添加IHE的系統(tǒng)模型。通過MATLAB與NIST Refprop混合編程的方式，以系統(tǒng)臨界溫度、最高蒸發(fā)溫度及工質(zhì)干濕性等指標(biāo)的從117種有機(jī)工質(zhì)中篩選出了7種有機(jī)工質(zhì)，并根據(jù)這7種工質(zhì)的系統(tǒng)效率、蒸發(fā)溫度、膨脹比、膨脹機(jī)入口體積流率，確定了其蒸發(fā)壓力和冷凝溫度范圍及最優(yōu)工作點(diǎn)。得出工質(zhì)R113在蒸發(fā)壓力1.84MPa、冷凝溫度300K，時具有最高的系統(tǒng)效率1

3、8.84％，以及工質(zhì)HEXANE在工作點(diǎn)冷凝溫度300K，蒸發(fā)壓力1.28MPa的效率為18.43％，工質(zhì)HEXANE具有最高的系統(tǒng)輸出功率。考慮了有機(jī)工質(zhì)的環(huán)保性能參數(shù)GlobalWarm Potential(GWP)、Ozone Depletion Potential(ODP)以及工質(zhì)的毒性等參數(shù)，得出工質(zhì)HEXANE、IHEXANE及R123是較為環(huán)保的有機(jī)工質(zhì)，綜合考慮HEXANE選為最佳的系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)。
　　研究了添加I

4、HE以及過熱器對系統(tǒng)性能的影響。添加IHE可提高系統(tǒng)的效率，并隨著回?zé)岫鹊脑黾樱到y(tǒng)的效率隨之增加，但其受到IHE換熱面積的制約，不能趨近理論極限值。添加過熱器可提高系統(tǒng)的輸出功率，但不能提高系統(tǒng)在膨脹機(jī)中的膨脹率，故過熱度對系統(tǒng)效率的影響不大。對于選定的循環(huán)工質(zhì)HEXANE，應(yīng)采用添加IHE的系統(tǒng)循環(huán)模型，而不采用過熱的系統(tǒng)模型。
　　研究了蒸發(fā)壓力、冷凝溫度對系統(tǒng)性能的影響。蒸發(fā)壓力越高，系統(tǒng)的熱效率、蒸發(fā)溫度、膨脹比、膨脹機(jī)