有機朗肯循環(huán)余熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化研究.pdf

1、我國工業(yè)中存在大量被直接排放到環(huán)境的低溫余熱，而有機朗肯循環(huán)（ORC）余熱發(fā)電技術(shù)以結(jié)構(gòu)簡單，熱效率高，壽命長，經(jīng)濟性好，環(huán)境友好等特點而被認為是目前回收余熱最具前景的技術(shù)之一。因此，對該技術(shù)性能的優(yōu)化研究對實現(xiàn)我國節(jié)能減排和維持生態(tài)平衡的發(fā)展戰(zhàn)略有著重要意義。
　　首先以基本的ORC系統(tǒng)(BORC)為研究對象，對系統(tǒng)經(jīng)濟性進行了研究，以蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差、煙氣及冷卻水流量為自變量，建立了以最小電力生產(chǎn)成本為目標函數(shù)的優(yōu)化模

2、型；分析了各參數(shù)對電力生產(chǎn)成本的影響，并對系統(tǒng)參數(shù)進行了優(yōu)化，比較了煙溫對最佳參數(shù)的影響。結(jié)果表明：由于蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差、煙氣及冷卻水流量對系統(tǒng)設(shè)備造價和凈輸出功的綜合影響，其均存在最佳值使電力生產(chǎn)成本最小；在冷卻水溫度為20℃和進口煙溫為170℃時，工質(zhì)R245fa的經(jīng)濟性最好，對應(yīng)的最小電力生產(chǎn)成本約0.4339元/(kW·h)；且隨著煙溫的升高，系統(tǒng)經(jīng)濟性提高，對應(yīng)的最佳蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)器窄點溫差及煙氣流量均增大。
　

3、　在已建立BORC系統(tǒng)熱力和經(jīng)濟模型的基礎(chǔ)上，建立了內(nèi)回熱有機朗肯循環(huán)(IHORC)系統(tǒng)的數(shù)學模型，以此對兩系統(tǒng)的熱經(jīng)濟性和經(jīng)濟性進行分析。在蒸發(fā)溫度的變化下，對兩系統(tǒng)的熱效率、電力生產(chǎn)成本及回收期進行了分析。結(jié)果表明：隨著蒸發(fā)溫度的上升，兩系統(tǒng)的熱效率逐漸增大，而效率先增大后減小，存在某一蒸發(fā)溫度使得效率最大；且隨著蒸發(fā)溫度的增大，兩系統(tǒng)的電力生產(chǎn)成本和回收期均先減小后增大，存在最佳的蒸發(fā)溫度，使得系統(tǒng)電力生產(chǎn)成本最小，回收期最短；在

4、設(shè)定的條件下，IHORC系統(tǒng)熱經(jīng)濟性更優(yōu)；而BORC系統(tǒng)經(jīng)濟性更好。
　　根據(jù)BORC系統(tǒng)和IHORC系統(tǒng)熱經(jīng)濟性和經(jīng)濟性的對比結(jié)果，確立了一個由熱效率和電力生產(chǎn)成本構(gòu)建的綜合目標函數(shù)；并建立了分別以最大效率、最小電力生產(chǎn)成本及最小綜合目標函數(shù)為目標的優(yōu)化模型，對兩系統(tǒng)進行了優(yōu)化；同時，分析了蒸發(fā)溫度、冷凝溫度及煙氣溫度對系統(tǒng)綜合經(jīng)濟性的影響；并分析了煙溫對系統(tǒng)參數(shù)的影響；且找出了不同煙溫和蒸發(fā)溫度下的性能更好的循環(huán)系統(tǒng)。結(jié)果表