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ORC很适合于用生物质作为燃料的热电联产系统。低温时,有机流体有着更高的循环效率;应用于小规模的生物质热电联产厂时,部分负荷下有机流体的透平效率较高,这就是ORC用于生物质热电联产的主要原因。在大多数生物质的应用中,八甲三硅氧烷(OMTS)一直被选为ORC的工质,但是OMTS也有缺陷,高温ORC过程中总热回收效率偏低。
生物质能,尤其是生物质厌氧发酵能是达到欧洲实施可再生能源目标的最具吸引力的选择之一,具有替代化石燃料的潜力。然而,这项技术仅在有补贴时,在经济方面才是可行的。图6为一个ORC生物质热电联产系统示意图,将动物废弃物、有机垃圾和能源种植物倒入储存装置,根据需要送入发酵罐制生物质气(富甲烷),产生的生物质气流入气体储存罐,根据需求调节供气量,气体脱硫后进入大型内燃机(LargeInternal Combustion Engine)发电,余热供给ORC系统的蒸发器,驱动系统运行,从而实现同时发电供热。简单地说,该循环为采用内燃机的余热加热的ORC循环。
ORC的发电效率为6%~17%,虽然发电效率低,但是它有其它的优点:维修量小、人工费低;有机流体的高压与膨胀蒸汽之间的焓差小,相应地质量流量大,从而减小了间隙损耗;ORC气轮机效率可达到85%以上;显著的部分负荷性能。生物质ORC技术目前还未完全商业化,其发电范围为300~1500kW。
02斯特林发动机
斯特林发动机是一种外燃往复式发动机。用外部能源加热汽缸内的气体,此气体加热后带压膨胀,驱动活塞作功,然后已释放能量的膨胀气体被冷却压缩准备下一轮加热循环。斯特林发动机的构造主要分成3类:α型、β型与γ型。α型发动机由2个成90°夹角的独立汽缸组成,其中一个汽缸被加热,另一个汽缸用水或空气间接冷却;β型由具有热区与冷区的一个汽缸组成,置换剂在汽缸里面;γ型是在β型的基础上改造的,由2个单独的汽缸组成,置换剂在其中的一个汽缸内。图7显示了每种类型斯特林发动机的外形。
斯特林发动机具有相当低的排放量(特别是NOx)、噪音小、运行安静、维修量小。但是斯特林发动机的发电效率相当低,当用天然气作为燃料时,发电效率大约为25%~30%;当用固体燃料,如生物质作为燃料时,效率低达15%;但总效率与其它热电联产方式差不多。斯特林发动机适合于住宅、宾馆等场所,其发电量通常低于100kW。德国的SOLO斯特林GmbH在2004年已生产了一系列燃气斯特林161发动机。SOLO斯特林161(2~9.5kWel;8~26kWth)的参数如下。
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