有机朗肯循环低温余热利用控制技术研究综述

有机朗肯循环低温余热利用控制技术研究综述

袁琦乐谦

（中国长江动力集团有限公司430200）

摘要：当前的社会背景下，环境问题和能源问题越发严峻，此时，越来越多的社会人员，发现节能环保在行业发展中的重要性，试图通过技术手段，提供生产效率，发挥技术优势，实现可持续发展。有机朗肯循环也被称作ORC，已经成为多个行业的热点，科研工作人员，可以从不同的环节进行重点分析和研究，基于此，笔者主要针对ORC的运行原理和有机工质进行分类，主要从循环优化、工质筛选和系统参数等方面加以探究，希望通过笔者的分析，体现ORC的应用优势，实现节能环保的生产目标。

关键词：有机朗肯循环；低温余热；利用；控制技术；探讨

随着天然气、煤和石油等非可再生能源消耗量的日渐增加，也相应的增加了污染物的排放量，尤其是在当今环境问题和能源问题两个社会性问题的背景下，能源利用率低，成为阻滞社会发展的重要因素，节能减排是我国的基本国策，只有高效利用能源，并运用ORC对低品位热量全方位回收，方可引来更多社会人士的关注，为社会的持续性发展注入动力。

一、ORC浅析

所谓的ORC，指的就是将低沸点有机物作为工质的朗肯循环，由膨胀剂、工质泵、蒸发器和冷凝器等四个部分构成，有机工质将会在蒸发器之内不断的吸收热量，产生许多蒸汽，而后进入到膨胀剂内部不断的做功，起到带动机械运作的效果，膨胀机内的蒸汽排出后，再经过冷凝器，将其凝结为液态状，最终，运用工质泵的作用，再次迂回大蒸发器内部，循环往复。

ORC属于一项新式的节能型技术手段，但是我国对于此技术的应用仍旧处于初级阶段，但是，社会各界人士对于它的关注却较多，尤其是在学术领域更是如此，相关的技术研究人员，希望通过有机工质的择选，亦或是优选系统参数等方式，提高ORC技术的应用效率。

二、提高ORC技术应用效率的方案

（一）从系统参数优选层面着手

其一，研究蒸发压力。ORC的运作环节，蒸汽压力如若得到相应的提高，将会提高内部温度，系统内部需要吸收的热量也会随之增加，这就间接的说明膨胀机内部做功，可以获得更多的能量输出，还能提高系统运行的有效性和科学性。

有人经过研究和探讨后发现，ORC系统的热效率，将会随着蒸发的压力的提升而随之提高，并且还会存在最大蒸发压力。还有研究人士发现，以车用柴油机排气余热回收ORC系统性能为例进行探讨，而后得出结论：如若蒸发压力是1.8MPa，此时的系统热效率和净输出功率将达到最大值，为11.2%、12.6kW。

其二，过热度研究。过热度，指的就是将有机工质进行加热，而后成为热蒸汽。在朗肯循环系统之中，系统运行效率，将会受到过热度的变化而产生变化。有人研究后发现，热度难以显著的提升系统的净输出能力，只能对蒸发器的运作性能提出更多的需求[1]。

其三，冷凝温度研究。冷凝温度如若下降，此时的蒸发器入口温度也会随之降低，蒸发器吸热量也会不断的增加，相应的会提高系统的运行效率。有人针对这一问题提出了见解，他认为冷凝温度，给系统所带来的影响较大，若想最大程度的提高系统的运行性能，就应当在冷凝温度的环节，系统的思考工质水泵的性能、资金预算等各类因素。

（二）从系统循环优化层面加以考虑

其一，带回热器的ORC系统。带回热器的ORC系统，指的就是在膨胀机的出口位置，设置一个回热器，而后可以使得膨胀出口处的热蒸汽和冷工质进行交换，这样可以将乏气的部分热量收回，还能降低冷凝热负荷。此外，还可以提高有机工质内部蒸发器的初始温度，达到降低蒸发器负荷的效果。

其二，抽气回热的ORC系统。抽气会热循环是指将膨胀机内部的有机工质抽出，并对蒸发器入口位置的工质不断的预热。和ORC的应用相对比，抽气回热ORC的利用优势，体现在一定程度的增加了功率输出，但是，却未能增加冷凝负荷量，而是提高了热工的转换效率[2]。

（三）不同低温余热源的适应性分析

其一，工业余热的运用。回收工业余热，可以相应的降低工业的能源消耗量，并减少温度气体的排放量，将锅炉排渣余热作为热源的主要渠道，逐步构建ORC余热发电系统模型，高效利用锅炉排渣余热，与此同时，将其转变为电能，体现出发电机组应用的经济性和合理性。

其二，太阳能的利用。太阳能集热技术的ORC系统，可将太阳能作为新式的发电方式，构建ORC太阳能热发电辅助燃煤电厂碳补集系统，此系统主要运用太阳能，对ORC进行驱动达到发电的目的，逐步实现对太阳能的梯级运用，相应的提高ORC应用效率，获取更高的社会效益和经济利益[3]。

结束语：

综上所述，本文主要针对ORC系统的应用进行了相应的分析，并提出了相应的见解，希望可以给有关的社会人士以借鉴和参考，从循环热效率、热源以及环保特性等层面加以考虑，使系统的循环性能得到一定程度的提升，最终提高系统的运行质量。从系统的内部参数角度进行分析，ORC系统的运行效率，将会随着蒸发压力的提升而逐渐增加，与此同时，还存在最大的蒸发压力，受到冷凝温度的影响，冷凝温度降低，那么蒸发压力将会一定程度提高。带回热和抽汽回热的ORC系统，也可以提高系统运行效率。

参考文献：

[1]朱启的,孙志强,周孑民等.工质类型对回收中低温余热有机朗肯循环性能的影响[J].中南大学学报（自然科学版）,2013,44(3):1215-1220.

[2]刘春雨,郝铭,万宇飞等.有机朗肯循环和卡琳娜循环在海上平台低温余热利用的性能对比[J].中国海上油气,2017,29(4):169-174.

[3]杨新乐,黄菲菲,戴文智等.基于潜热比的低温余热蒸汽联合回热有机朗肯循环系统最佳工质筛选[J].中国电机工程学报,2015,35(8):1969-1976.