隨著全球性的能源緊缺和環(huán)境問題日益嚴重，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.有機朗肯循環(huán)(ORC)是更有應用前景的低品位熱能發(fā)電技術之一.本文針對ORC系統(tǒng)建立了結構參數(shù)和系統(tǒng)操作參數(shù)同步優(yōu)化的換熱設備多目標優(yōu)化模型，采用R245fa為工質和板式換熱器，以效率更大和比投資成本更小為目標函數(shù).首先分析了單個變量(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)對系統(tǒng)性能的影響，然后選取了系統(tǒng)的運行參數(shù)(蒸發(fā)壓蒸發(fā)壓力，冷凝壓力，過熱度)和換熱器的結構參數(shù)(蒸發(fā)器和冷凝器的板長，板寬，板間距)九個參數(shù)為決策變量，利用遺傳算法進行ORC換熱設備結構與操作參數(shù)多目標同步優(yōu)化，獲得多目標優(yōu)化的Pareto更優(yōu)前沿及對應的更優(yōu)系統(tǒng)運行參數(shù)和更佳換熱器結構參數(shù)組合。有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術不需設置真空維持系統(tǒng)。山西230kwORC低溫發(fā)電機組
ORC的有優(yōu)點：1.采用低溫有機朗肯循環(huán)冷能發(fā)電裝置具有操作簡便、靈活性高、占地小、易于維護的優(yōu)點，雖發(fā)電效率較低，但投資小，接收站可操作性強，具備良好的工程化推廣價值。2.海水入口溫度對冷能發(fā)電裝置影響明顯，在其他條件均相同的情況下，海水入口溫度為重現(xiàn)期2a極端更高水溫29.9℃時，與貧氣海水均溫（18.8℃）工況相比，裝置發(fā)電效率提高了20%。因此，我國南方地區(qū)LNG接收站尤其適合采用低溫有機朗肯循環(huán)冷能發(fā)電系統(tǒng)。3.在其他條件均相同的情況下，富氣情況下的發(fā)電效率較貧氣情況降低約25%。銀川中低溫煙氣ORC低溫發(fā)電機組有機朗肯循環(huán)發(fā)電，可用于地熱發(fā)電。
ORC特點：1.在缺水地區(qū)，優(yōu)先使用空氣冷卻的冷凝器。ORC電廠使用的空冷冷凝器要比水蒸氣電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多，價格也低得多。2.與水蒸氣相比，由于有機工質的聲速低，在低葉片速度時，能獲得有利的空氣動力配合，在50Hz時能產生較高的汽輪機效率，不需要裝齒輪箱。3.有機工質冷凝壓力高，整個系統(tǒng)在接近和稍高于大氣壓力的情況下工作，使得有機工質的漏失現(xiàn)象大為降低。4.有機工質凝固點很低(低于-73℃)，這就允許它在較低溫度下仍能釋放出能量。這樣做，在寒冷天氣可增加出力，冷凝器也不需要增加防凍設施。
在有機朗肯循環(huán)發(fā)電設備中，低壓液態(tài)有機工質經過工質泵增壓后進入蒸發(fā)器吸收熱量轉變?yōu)楦邷馗邏赫羝?；之后，高溫高壓有機工質蒸汽推動膨脹機發(fā)電機進行發(fā)電，產生電量輸出；膨脹機出口的低壓過熱蒸汽進入冷凝器，向低溫熱源放熱而被冷凝為液態(tài)，如此往復循環(huán)。ORC發(fā)電設備與其他熱機循環(huán)相比有諸多明顯的優(yōu)點。首先，與其他熱機循環(huán)相比，ORC對低品位余熱的利用率更高；其次，使用ORC發(fā)電設備的尺寸和重量?。淮送?，有ORC比其他熱電循環(huán)的運行維護成本更低。ORC技術不但用于水泥工廠的余熱發(fā)電廠，也用于其他工業(yè)。
有機朗肯循環(huán)概念：有機朗肯循環(huán)（OrganicRankineCycle，簡稱ORC）利用有機工質低沸點的特性。在低溫條件下有機工質被加熱即發(fā)生蒸發(fā)，工質汽化后獲得較高的蒸氣壓力，推動膨脹機做功，從而將低品位熱能轉換為高品位的機械能和電能。因此，有機朗肯循環(huán)發(fā)電技術，是一項將工業(yè)生產過程中產生的中低品位余熱加以回收利用，轉化為高品位電能的節(jié)能減排技術。ORC發(fā)電機組技術原理：ORC發(fā)電機組由有機工質、蒸發(fā)器、透平膨脹—發(fā)電一體機、冷凝器、工質泵、發(fā)電控制系統(tǒng)和并網系統(tǒng)等幾部分組成。一般ORC發(fā)電系統(tǒng)選擇使用異步電機。銀川中低溫煙氣ORC低溫發(fā)電機組
ORC發(fā)電機組的裝機容量和對電網的網更方便。山西230kwORC低溫發(fā)電機組
ORC低溫余熱發(fā)電技術研究利用現(xiàn)狀：國外對于低溫余熱的研究開始于20世紀70年代，其中對ORC系統(tǒng)進行研究的更早，早在20世紀20年代初期，就有人開始研究使用苯醚為工質的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)?？偨Y了國外一部分ORC系統(tǒng)設備生產商及相應的技術參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)比較適合用于300℃以下的余熱熱源。工業(yè)余熱資源回收潛力和余熱發(fā)電環(huán)保效應巨大，美國公司曾經建造了利用煉油廠為余熱（110℃）的ORC系統(tǒng)，該系統(tǒng)運用單級向心透平，有機工質為R113，輸出功率約為1174KW。日本曾建造了以工業(yè)廢熱為熱源的ORC系統(tǒng)，更終取得了良好的社會和經濟效益。山西230kwORC低溫發(fā)電機組
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