【中文首发】ORC发电技术的经济性分析(下篇)-第2页-北极星火力发电网

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9) 循环工质流体的特性：水作为蒸汽朗肯循环的工质，相比ORC工质，具有很多优点，比如：容易获得、方便使用、价格低廉、无毒、不可燃、环境友好、化学性质稳定、粘度系数低(这样具备非常好的传热性能，系统发电效率高)。不过，蒸汽朗肯循环也不是100%完美，系统需要定时补充软化水，同时要防止系统中金属部件的氧化腐蚀，因此通常需要配置水处理系统和除氧器等辅助设备。

10) 透平的设计：蒸汽朗肯循环系统中，汽轮机的压降和焓降都非常高，因此通常采用多级;ORC系统使用的膨胀机由于焓降相对较低，所以，一级或两级膨胀的设计就可以满足要求，这样可使机组的制造成本降低。

11) 系统的发电效率：通常来说，ORC系统的发电效率不会超过24%(5~20%)，而一个典型的蒸汽朗肯循环系统的发电效率都在30%以上，当然这是对于较大的装机规模，以及较高的工作温度。

热源温度高于300℃：水蒸气系统效率高于ORC系统;

热源温度在250~300℃之间：两种系统效率相近，随着温度的降低，水蒸气系统效率下降，ORC系统性能突显;

热源温度在200~250℃之间：ORC系统效率高于水蒸气系统;

l热源温度在低于200℃：通常已不适合采用水蒸气系统。

12) 国内外学者的研究表明，当装机规模不大的情况下，水蒸汽朗肯循环在热源温度低于370℃时，系统是不经济的。

表3大致归结了一下两种系统各自的主要优点：

相比蒸汽朗肯循环，ORC系统的优势在于无需过热，透平进口温度低，机组占地小，工质蒸发压力低，较高的冷凝压力，无需水处理系统及除氧器，锅炉、透平等设备设计简单，机组运行维护成本低，可实现无人值守，特别适用中低温热源。缺点是效率相对低一些，工质成本高，部分工质可能存在对环境的不良影响。对于中低温热源以及几MW以下的中小规模发电站，ORC发电是一种非常合适的技术。

4. ORC工质的选择选择

合适的工质可以获得较高的循环效率，也是高效利用中低温热源的关键。ORC有机朗肯循环一般采用干工质和绝热工质作为循环工质。卤代烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)、氢氟烃(HFCs)、烷烃(HCs)等低沸点有机物，可回收利用如工业废热、太阳能热、地热、生物质热等各种类型的中低品位的热能用于发电，它们具有效率高、结构简单、环境友好等优点。

为了选择最合适的工质，需要考虑以下因素：

1) 综合考虑工质的热力学性能，对于给定的热源和冷却温度，热电转换效率或发电功率应尽可能高。这些影响性能的因素包括工质的临界工作压力和温度、比热、密度等参数。通常的做法是使用热力学模型对筛选后的工质进行循环模拟计算，从而选择出最合适的工质。

2) 尽可能选择干流体或绝热流体，这样膨胀机进口不需要过热;同时，可以通过增加回热器来提高系统的发电效率。

3) 相对来说，选择密度较大的工质有利于降低ORC系统的制造成本，特别是对于冷凝压力较低的工质，因为密度小则蒸汽的体积流量大，导致换热器的尺寸增大(为降低流速以减小压力损失)，同时，膨胀机的体积也会相应增大，制造成本上升。不过，对于采用透平膨胀机的ORC系统，体积流量增大对于膨胀机的影响不大，反而有可能在机组的配置上更简单，因为不需要采用多台容积式膨胀机来解决体积流量太大的问题。

4) 尽可能选择粘度较低的流体作为ORC工质，粘度低的流体具有较高的换热系统数与较低的流动摩擦损失，可以提高系统效率。

5) 选择导热能力好的流体可以提高换热器的效率。

6) 选择合适的蒸发压力：压力太高通常会增加系统的复杂程度，导致投资成本上升。

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【中文首发】ORC发电技术的经济性分析(上篇)

原标题：【122】中文首发| ORC发电技术的经济性分析（下篇）

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