二元非共沸混合工質(zhì)低溫余熱發(fā)電ORC系統(tǒng)優(yōu)化研究.pdf

1、溫度在350℃以下的低溫余熱普遍存在于建材、冶金、化工和輕工等工業(yè)生產(chǎn)中，對其實現(xiàn)高效回收利用具有重要意義。將低溫余熱所具有的的熱能轉(zhuǎn)換為電能，是提高能源利用率和降低環(huán)境污染的有效途徑。由于受溫度水平的限制，低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率先天不足，只能從循環(huán)方式、工質(zhì)優(yōu)選、運行參數(shù)等方面盡可能優(yōu)化以提高其經(jīng)濟性。
　　基于以上考慮，本文以低溫?zé)煔庥酂嵘疃壤脼槟繕?biāo)，采用二元非共沸混合工質(zhì)有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cyc

2、le,ORC)，對變熱源溫度與定熱源溫度兩種熱源進(jìn)行ORC系統(tǒng)熱力學(xué)性能理論研究，同時針對定熱源溫度深入探討了設(shè)計工況與非設(shè)計工況下熱力學(xué)參數(shù)變化的影響。最后針對定熱源溫度進(jìn)行系統(tǒng)熱經(jīng)濟性的研究，將系統(tǒng)熱經(jīng)濟性的影響因素、優(yōu)化變量，以及循環(huán)在設(shè)計工況和非設(shè)計工況下系統(tǒng)熱經(jīng)濟性進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明：
　　針對變熱源溫度ORC系統(tǒng)時，二元非共沸混合工質(zhì)異丁烷/己烷(0.65/0.35)和異丁烷/己烷(0.6/0.4)在火用效率，凈輸

3、出功率以及排煙溫度等熱力學(xué)性能方面有著突出的優(yōu)勢，相比純工質(zhì)更適合低溫?zé)煔庥酂岬纳疃壤茫芎芎玫奶娲璒RC系統(tǒng)中運行的純工質(zhì)。同時也指出蒸發(fā)器和冷凝器是系統(tǒng)可用能損失主要來源，在提高系統(tǒng)性能時要著重考慮換熱器。
　　針對定熱源溫度ORC系統(tǒng)時，整個ORC系統(tǒng)熱力學(xué)性能在最大系統(tǒng)火用效率下較優(yōu)，將其作為系統(tǒng)設(shè)計工況。在原ORC系統(tǒng)中添加新純工質(zhì)而構(gòu)成的二元非共沸混合工質(zhì)中，采用R245fa/R601a(0.6/0.4)系統(tǒng)熱力學(xué)

4、綜合性能提升更優(yōu)。熱經(jīng)濟性分析中 R245fa/R601a(0.9/0.1)熱經(jīng)濟性最優(yōu)，但 R245fa/R601a(0.6/0.4)熱經(jīng)濟性與 R245fa/R601a(0.9/0.1)相差無幾?？紤]到 R245fa/R601a(0.6/0.4)擁有優(yōu)秀的熱力學(xué)性能，故R245fa/R601a(0.6/0.4)依然是系統(tǒng)設(shè)計時綜合考慮采用的循環(huán)工質(zhì)。同時在混合工質(zhì)中提高R245fa的質(zhì)量比能降低APR與LEC，提高系統(tǒng)投資收益率和凈