基于不同温度热源发电的有机工质选取.pdf

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1、第55卷第4期汽轮机技术V01．55No．42013年8月TURBINETECHNOLOCYAug．2013基于不同温度热源发电的有机工质选取李慧君，谷凯娜，马超(华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071003)摘要：通过有机工质朗肯循环发电系统回收工业生产中的余热热量，以实现节能降耗。将余热热源划分为不同温度段，确定了有机工质选择原则；选用多种工质，当初参数不同时，利用能量法计算循环热效率及工质在汽轮机中的做功能力，比较确定了所使用的工质种类；通过实例计算，验证了工质选取原则的正确性。关键词：有机工质；朗肯循环；余热热源；热效率分类号：TK114文献标识码：A文章编

2、号：1001-5884(2013)04-0251-04WorkingFluidsSelectionforHeatSourceinDifferentTemperatureRangesLIHui-jun．GUKai．na。MAChao(NoahChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Toputenergysavingintopractice，organicrankinecycle(ORC)generatingsystemisadoptedtorecoverwasteheatinindustrialdep

3、artment．Wasteheatsourceisdividedintoseveraltemperatureranges，whileprincipleoffluidselectionisalsodetermined．Diferentworkingfluidsareselected，whileunderdiferentturbineinletsteamparameters，thermalcycleefficiencyandenthalpydropintheturbinearecalculatedbasedonenergymethod，whicheventuallydeterm

4、inedtheapplicableworkingfluidsinthepowergenerationsystem．Anexamplecalculationprovedtheaccuracyofthefluidselectionprinciple，whichprovidedareferenceforengineeringpractice．Keywords：organicfluid；rankinecycle；wasteheat．source；thermaleficiency0前言当前我国能源利用率低、经济效益差，节能减排、降低能耗、提高能源利用率是解决我国能源问题的根本途径。工

5、业生产所排放的低温余热热能占总产热量的百分之五十以上。由于没有有效的回收方法，余热通常会被直接排放到环境中，对环境造成负面影响，因此对余热热能的回收利用已成为节能减排工作的重点。热源温度是决定余热发电热效率的重要参数J。当热图1不同工质温熵图源温度低于370~C时，以水为工质的蒸汽动力循环已不能有①湿工质饱和蒸汽线的斜率为负值，即dT／ds<0，其分效地回收余热，采用以某些低沸点有机物为工质的有机朗子量一般较小，如水、氨等；肯循环(OrganicRankineCycle，ORC)，能有效将低温热量转②绝热工质的饱和蒸汽线近似于垂线，即d一o。，如换为电能。R134a等；OR

6、C余热发电技术在国外已较为成熟并有着广泛应用，③干工质饱和蒸汽线的斜率为正值，即dT／ds>0，其分而我国发展较慢。因此需要对中低温余热发电技术进行子量一般较大，如R245fa、苯等。深入研究。本文将余热热源划分为几个温度段，并依据工质1．2选择有机工质的标准选取原则相应选取合适工质。有机工质应满足如下标准：一(1)潜热大、密度大、液态比热容小。l有机工质选取原则(2)流动和换热性能好。(3)合适的临界温度、压力以及干湿性。1．1工质的种类(4)热化学稳定性好。根据—s图饱和蒸汽线的斜率，可将循环工质分为如(5)无毒不易燃。工：塑图逝丞(6)良好的环保特性。收稿13期：20

7、12．12-06作者简介：李慧君(1964一)，男，教授，主要研究方向为热工一强化换热及数值计算，电厂热力系统的节能与监测诊断的教学与研究。252汽轮机技术第55卷(7)易于获取，价廉物丰。h2=一(h1一h2)'7+hl(2)因此，符合要求的工质约有：干工质有R245fa、Rc318、汽轮机做功为：R365MFC、正戊烷、苯、甲苯；绝热工质有R123；湿工质有=G(h。一h：)(3)R142b、R141b。式中，G为质量流量，ks。汽轮机排汽在凝汽器中的放热量Q。为：2不同温度热源发电的工质选取Q：G(h2一h3