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7) 冷却温度确定以后,应使工质的冷凝压力高于大气压,这样可以避免外界空气进入到ORC系统中来。
8) 高温下的稳定性:相比于水,有机工质在高温下容易分解或化学性质发生变化,因此在选择工质时,需要考虑工质的最佳工作温度区间。
UniEco联优对常用ORC工质的工作温度做了大致总结归纳,见下图。
9) 工质的凝固点应低于常年运行的最低环境温度,以避免发生结冰。
10) 安全性方面的要求:主要指毒性和易燃性。在决定所选择的工质是否安全或允许被使用时,可参见美国采暖制冷与空调工程师学会ASHRAE-34-2013标准规定的安全制冷剂。
11) 尽可能选择ODP指数(臭氧消耗潜值或臭氧衰减指数)较低的工质。目前市场上使用的制冷剂,其ODP指数大多数已为0或接近0,因为根据蒙特利尔公约规定,有可能破坏臭氧层(ODP>0)的制冷剂将逐步被淘汰。
12) 尽可能选择GWP(温室效应)指数较低的工质。尽管一些制冷剂的GWP值可高达1000,目前暂时还未出台规定严格限制高GWP值的制冷剂使用。
13) 可获得性和低成本也是在选择ORC工质时必须考虑的重要因素。比如,某些工质虽然具有比较好的综合性质,但是如果在未来短时间内面临被禁止生产和使用的潜在风险;或者因为专利保护或生产垄断等原因导致价格过高,那么就需要退而求其次,考虑其它的选择。
尽管从科研的角度分析,许多流体都可以用来做为ORC工质(见图5),但在现实的商用ORC发电站中,被用来作为ORC工质的流体不超过10种(见图4)。
没有哪种工质是最完美的,热效率也并不是考量的唯一标准,需要综合考虑进行选择。不同的应用场合,不同的工况(包括热源温度、压力,冷源温度、压力等),对于ORC系统设备优化选型的不同考虑(包括换热器的换热面积,膨胀发电机的机组大小等),都会有其不同的最优选择,比如,对于热电联产或太阳能光热发电应用,热量综合利用效率是考虑的首要因素;而对于工业余热回收应用,通常追求最大的发电量。
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