張秀芬, 姜未汀, 趙 昕, 潘衛(wèi)國(guó)

(上海電力學(xué)院 能源與機(jī)械工程學(xué)院, 上海 200090)

?

煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的研究

張秀芬, 姜未汀, 趙 昕, 潘衛(wèi)國(guó)

(上海電力學(xué)院 能源與機(jī)械工程學(xué)院, 上海 200090)

通過熱力學(xué)建模的方法對(duì)電廠煙氣余熱ORC循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行研究,根據(jù)工質(zhì)的篩選方法和REFPROP軟件粗選出11種適合低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的有機(jī)工質(zhì),通過熱力學(xué)分析方法計(jì)算出ORC系統(tǒng)的循環(huán)熱效率、泵功、凈輸出功、工質(zhì)運(yùn)行壓力.結(jié)果表明,R601a是最適合低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的工質(zhì),R245fa和R600次之.

余熱利用; 有機(jī)朗肯循環(huán); 循環(huán)效率; 有機(jī)工質(zhì)

能源的合理利用一直都是我國(guó)關(guān)注的重大問題,而節(jié)能減排又是重中之重,因此節(jié)能減排、降低燃料消耗指標(biāo)、綜合利用資源是我國(guó)解決能源問題的根本.鍋爐排煙熱損失是鍋爐熱損失中最主要的一項(xiàng).排煙溫度偏高一直是國(guó)內(nèi)各個(gè)電站普遍存在的問題,而鍋爐的排煙溫度過高,會(huì)造成火力發(fā)電廠煤耗量的增加.回收和利用工業(yè)生產(chǎn)中的各種低溫余熱,既有助于解決我國(guó)的能源問題,又能有效地減少工業(yè)污染,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義.[1]余熱回收利用不僅要求有好的節(jié)能效果,還要有好的經(jīng)濟(jì)效益,并符合環(huán)保要求.利用有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,ORC)進(jìn)行中、低溫余熱發(fā)電或提供動(dòng)力,既能實(shí)現(xiàn)能源的回收利用,又在相同輸出條件下,減少了CO2等污染物的排放,有利于環(huán)境保護(hù).[2]研究表明,若排煙熱量直接被鍋爐利用,排煙溫度降低22 ℃,鍋爐效率就會(huì)提高1%,[3]降低鍋爐的排煙熱損失,可以大幅度地節(jié)約煤耗,節(jié)省能源.因此,在電廠鍋爐系統(tǒng)節(jié)能工作中,有效利用鍋爐的排煙余熱成為能否大幅度節(jié)能的關(guān)鍵.

針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收技術(shù),國(guó)外許多學(xué)者和公司已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究,其技術(shù)成熟完備并已商業(yè)化，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)余熱、地?zé)岚l(fā)電等領(lǐng)域.日本三井造船公司于1981年在日新鋼建立了利用340 ℃爐窯廢煙氣的ORC余熱電廠,裝機(jī)容量為14 MW,實(shí)際運(yùn)行熱效率和火用效率分別達(dá)16.1%和48.2%.[4]美國(guó)機(jī)械技術(shù)公司曾針對(duì)煉油廠、化工廠工藝裝置余熱源的平均溫度(120～220 ℃)和可用以發(fā)電的余熱規(guī)模(1 500～3 500 kW),設(shè)計(jì)了以Rl3l為工質(zhì)的ORC系統(tǒng).[5]以色列ORMAT公司早在20世紀(jì)80年代就開始生產(chǎn)超過300 kW規(guī)模的ORC發(fā)電機(jī)組,于1999年在德國(guó)Lengufrt水泥廠建成了世界首座水泥廠ORC純低溫余熱發(fā)電站,回收熟料冷卻機(jī)約275 ℃廢棄煙氣,熱效率為14%,輸出功率范圍為140～400 kW,可用率達(dá)98%.[6]同時(shí),ORMAT公司的ORC技術(shù)還廣泛用于精煉廠熱油、焚燒爐蒸汽、燃機(jī)尾氣等余熱發(fā)電.美國(guó)莫來(lái)斯頓聯(lián)合化學(xué)公司和石川島播磨重工業(yè)公司共同設(shè)計(jì)、安裝了一座利用化工廠硫酸稀釋冷卻熱(約110 ℃),功率達(dá)500 kW的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電廠.[5]

在每一個(gè)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前,循環(huán)工質(zhì)的理論研究與選擇都是第一步,而在這方面的研究也頗多.韓中合等人[7]基于太陽(yáng)能低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng),對(duì)比分析了9種候選工質(zhì)在低溫朗肯循環(huán)中的性能,得出R601比較適合作為太陽(yáng)能低溫?zé)岚l(fā)電朗肯循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)工質(zhì).王懷信等人[8]對(duì)低溫地?zé)岬臒犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的不同工質(zhì)進(jìn)行了研究,推薦E170,R600,R141b作為工質(zhì).王輝濤等人[9]采用熱動(dòng)循環(huán)的分析方法及PR狀態(tài)方程,分析了10種干流體有機(jī)工質(zhì),得出R227ea 是中低溫地?zé)岚l(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)較理想的工質(zhì).HEBERLE F等人[10]以80～180 ℃的地?zé)釤嵩礊槟繕?biāo),研究了兩種非共沸工質(zhì)(R227ea/R245fa,異丁烯/異戊烷)在不同組分時(shí)的熱力性能.結(jié)果表明,在研究工況范圍(80～180 ℃)內(nèi),R227ea/R245fa工質(zhì)性能優(yōu)于異丁烯/異戊烷工質(zhì).劉廣林等人[11]對(duì)于低溫?zé)煔鉄嵩吹挠袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的研究表明,有機(jī)工質(zhì)R245fa 優(yōu)于其他工質(zhì),系統(tǒng)效率可達(dá)10.2%.KHENNICH M等人[12]針對(duì)100 ℃的低溫工業(yè)余熱,對(duì)5種工質(zhì)進(jìn)行了研究,得出R141b是較為合適的工質(zhì).韓中合等人[13]針對(duì)太陽(yáng)能余熱利用,根據(jù)熱力學(xué)第一、二定律,對(duì)9種工質(zhì)的熱力循環(huán)特性進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)當(dāng)R245fa 作為工質(zhì)時(shí),系統(tǒng)具有較高的熱效率和有效能效率.史汝濤等人[14]根據(jù)PR狀態(tài)方程分析了9種有機(jī)工質(zhì)的熱力特性,結(jié)果表明,1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷為比較適合有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的工質(zhì).BOMBARDA P等人[15]以工業(yè)廢氣作為驅(qū)動(dòng)熱源,對(duì)卡琳娜循環(huán)和六甲基二硅烷為運(yùn)行工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)余熱回收性能進(jìn)行了比較分析.LAI N A等人[16]研究了可應(yīng)用于高溫(423.15～623.15 K)余熱的有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì).

由于熱物性的不同,不同的有機(jī)工質(zhì)在相同的ORC 系統(tǒng)中有著不同的性能,因此針對(duì)不同熱源參數(shù)特點(diǎn),優(yōu)選出合適的發(fā)電系統(tǒng)形式及工質(zhì),為有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù),是保證其有效應(yīng)用的前提和關(guān)鍵.探索適宜的有機(jī)工質(zhì)是目前有機(jī)朗肯循環(huán)研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.本文在已有研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)常見的中低溫工業(yè)余熱,根據(jù)工質(zhì)的篩選方法和REFPROP軟件,粗選出11種適合低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的有機(jī)工質(zhì),通過熱力學(xué)分析方法計(jì)算出ORC系統(tǒng)的循環(huán)熱效率、泵功、凈輸出功、工質(zhì)運(yùn)行壓力,結(jié)果表明,R601a是最適合低溫?zé)煔庥酂岚l(fā)電的工質(zhì),R245fa和R600次之.

1 有機(jī)朗肯循環(huán)及其模型的建立

1.1 有機(jī)朗肯循環(huán)

有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)和傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)原理相同,區(qū)別在于傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)采用水作為工質(zhì).而有機(jī)朗肯循環(huán)采用低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為工質(zhì),從有機(jī)物的物性可以看出,在低溫?zé)嵩礂l件下,ORC發(fā)電比傳統(tǒng)的朗肯循環(huán)發(fā)電具有更大的優(yōu)勢(shì),甚至可以回收溫度低至70 ℃的熱源.與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)相似,ORC發(fā)電系統(tǒng)的主要工作部件包括蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、循環(huán)泵和發(fā)電機(jī).

本文利用電廠的低溫?zé)煔庾鳛闊嵩窗l(fā)電,圖1為電廠ORC煙氣余熱回收模型流程,擬在靜電除塵器(Electrostatic precipitator,ESP)和引風(fēng)機(jī)間加入ORC發(fā)電系統(tǒng).從圖1可以看出,煙氣從鍋爐出來(lái),經(jīng)過除塵器除塵后到達(dá)ORC的蒸發(fā)換熱器,將煙氣熱量傳遞給低溫的有機(jī)工質(zhì)后進(jìn)入引風(fēng)機(jī),之后流經(jīng)脫硫塔,最后通過煙囪排入大氣層.

圖2為ORC發(fā)電系統(tǒng)及其T-S圖.

圖1 電廠ORC發(fā)電煙氣余熱回收系統(tǒng)

圖2 ORC發(fā)電系統(tǒng)及其T-S圖

從圖2可以看出,有機(jī)工質(zhì)首先在蒸發(fā)器中吸熱轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽(2-3-4過程),隨后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功(4-5過程),降溫降壓后的工質(zhì)在冷凝器中被冷凝為飽和液體工質(zhì)(5-6-1過程),然后通過循環(huán)泵升壓后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)(1-2過程),如此循環(huán)往復(fù),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電.

1.2 有機(jī)朗肯循環(huán)模型的建立

在本文的模型分析中忽略管道的壓力損失,假定各段輸送工質(zhì)的管道壓力為定值.

從圖2可以看出,由于煙氣溫度不高,所以T-S循環(huán)圖中沒有加入工質(zhì)的過熱和再熱過程,以最基本的循環(huán)方式運(yùn)行工作,1-2′虛線表示泵在理論工況下的等熵過程,4-5′虛線表示膨脹機(jī)在理論工況下的等熵過程.參考實(shí)際工況中泵和膨脹機(jī)的運(yùn)行效率,取泵和膨脹機(jī)的等熵效率分別為0.85和0.8.

ORC循環(huán)部分的計(jì)算方法如下.

(1) 工質(zhì)加壓過程為1-2,有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過泵加壓過程,泵功為:

(1)

(2) 蒸發(fā)器吸熱過程為2-3-4,工質(zhì)從熱源吸熱后定壓蒸發(fā),吸收熱量為:

(2)

式中:h2——蒸發(fā)器進(jìn)口工質(zhì)焓值;h4——蒸發(fā)器出口工質(zhì)焓值.

(3) 工質(zhì)做功過程為4-5,有機(jī)工質(zhì)在膨脹機(jī)內(nèi)做功,即:

(3)

式中:h5——膨脹機(jī)實(shí)際膨脹焓值;h5′——膨脹機(jī)等熵膨脹焓值;η膨——膨脹機(jī)的效率.

(4) 工質(zhì)冷凝過程為5-1,有機(jī)工質(zhì)定壓冷凝放熱為:

(4)

因此,ORC系統(tǒng)循環(huán)熱效率為:

(5)

2 煙氣熱源參數(shù)計(jì)算

為了簡(jiǎn)化模型計(jì)算,在不影響結(jié)果的條件下作如下假設(shè).

(1) 本文選取THA工況下溫度為124 ℃的除塵器出口煙氣,假設(shè)通過ORC蒸發(fā)換熱器后,煙氣溫度從124 ℃降低至85 ℃.

(2) 煙氣中的成分為:H2O,N2,O2,CO2,SO2,固體顆粒,其中由于SO2和固體顆粒所占比例較小,所以忽略其對(duì)換熱的影響,只考慮H2O,N2,CO2,O2在換熱器中的換熱過程.煙氣工況如表1所示.

表1 300 MW的亞臨界機(jī)組THA數(shù)據(jù)

根據(jù)煙氣焓的計(jì)算公式計(jì)算出煙氣的焓值,即:

(6)

(7)

(8)

表2為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3三原子氣體、氮?dú)?、水蒸氣、濕空氣的體積焓和每千克飛灰的質(zhì)量焓.

通過式(8)和表2可以得出70～170 ℃的煙氣焓值,如表3所示.通過煙氣的焓值則可以計(jì)算出煙氣傳遞給ORC系統(tǒng)的熱量值.

表2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 m3三原子氣體、氮?dú)?、水蒸氣、濕空氣的體積焓和每千克飛灰的質(zhì)量焓

表3 煙氣溫度及焓值

3 工質(zhì)篩選與計(jì)算條件

與水在水蒸氣發(fā)電中的重要性一樣,有機(jī)工質(zhì)的性質(zhì)對(duì)ORC循環(huán)也起著至關(guān)重要的作用,不僅要求與系統(tǒng)的熱力學(xué)和經(jīng)濟(jì)性能相匹配,而且要在相應(yīng)的熱源條件下具有化學(xué)穩(wěn)定性,所以系統(tǒng)效率、運(yùn)行工況、環(huán)境評(píng)價(jià)以及經(jīng)濟(jì)性能都與工質(zhì)的選擇有重要的關(guān)系.本文使用美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST REFPROP 9.0提供的數(shù)據(jù)篩選工質(zhì),分別選取了臨界溫度在340～500 K中間11種低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為工質(zhì),如表4所示.選取工質(zhì)之后,依據(jù)計(jì)算方法,對(duì)影響系統(tǒng)熱力學(xué)性能的主要循環(huán)參數(shù)進(jìn)行分析.

為了簡(jiǎn)化計(jì)算,降低系統(tǒng)計(jì)算的復(fù)雜性,做出對(duì)最終計(jì)算結(jié)果影響不大的假設(shè),具體如下:

(1) 系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),忽略蒸發(fā)器、冷凝器和管道等部件中壓力以及散熱損失;

(2) 工質(zhì)在蒸發(fā)器出火用狀態(tài)處為飽和蒸汽,不過熱;

(3) 為了防止煙氣低溫腐蝕引風(fēng)機(jī)和管道,排煙溫度應(yīng)該高于酸露點(diǎn),本文設(shè)計(jì)煙溫度降低至 85 ℃;

(4) 設(shè)計(jì)蒸發(fā)溫度變化范圍為352～387 K,其中R134a,R227ea,R161,R1234ze,R152a這5種工質(zhì)依次進(jìn)入超臨界區(qū),假定達(dá)到超臨界后,工質(zhì)的運(yùn)行壓力維持在臨界壓力以上0.05 MPa.

表5為工況的邊界條件,根據(jù)邊界條件和計(jì)算模型對(duì)工質(zhì)進(jìn)行計(jì)算.

表4 初選工質(zhì)的性質(zhì)

表5 ORC系統(tǒng)邊界條件

4 計(jì)算結(jié)果及分析

設(shè)定ORC系統(tǒng)冷凝溫度為303.15 K,鎖定煙氣熱源進(jìn)出口溫度.在煙氣進(jìn)口溫度為124 ℃和煙氣出口溫度為85 ℃的條件下,計(jì)算系統(tǒng)的熱效率、凈輸出功、泵功和質(zhì)量流量隨著蒸發(fā)溫度的變化規(guī)律.ORC系統(tǒng)熱效率隨蒸發(fā)溫度的變化曲線如圖3所示.

由圖3可知,有機(jī)工質(zhì)的系統(tǒng)熱效率基本上隨著蒸發(fā)溫度的增加而逐漸增加,其中R601a的熱效率一直大于其他工質(zhì),在387 K時(shí)達(dá)到最大值,為12.57%.隨著蒸發(fā)溫度的升高,工質(zhì)R134a,R227ea,R161,R1234ze,R152a依次進(jìn)入超臨界區(qū),在蒸發(fā)溫度接近工質(zhì)的臨界溫度時(shí),R134a,R227ea,R161在367～372 K間的上升趨勢(shì)變緩,而R1234ze和R152a分別在382 K和387 K的熱效率有明顯的降低,R1234ze在降低后進(jìn)入超臨界區(qū),熱效率逐漸回升.

圖3 ORC系統(tǒng)熱效率隨蒸發(fā)溫度的變化

圖4是R152a的P-h圖,從圖4可以看出,隨著蒸發(fā)溫度接近R152a的臨界溫度,R152a的飽和蒸汽焓值先增大后逐漸減小;當(dāng)突破臨界溫度時(shí),焓值會(huì)隨著溫度的增加而升高.

圖4 R152a的P-h圖

圖5和圖6給出了泵功和凈輸出功的變化規(guī)律.由圖5可知,隨著蒸發(fā)溫度的上升,工質(zhì)的泵功也逐漸上升,R245的泵功最小,R601a次之;R245fa,R601a,R600的泵功隨著蒸發(fā)溫度的升高變化并不大,相比于其他有機(jī)工質(zhì),R161的泵功消耗最大.由于初始條件的設(shè)定,當(dāng)工質(zhì)的溫度超過臨界溫度時(shí),令壓力為定值,所以R134a,R227ea,R161在377 K后泵功保持定值.

圖5 泵功隨蒸發(fā)溫度的變化

圖6 ORC系統(tǒng)凈輸出功隨蒸發(fā)溫度的變化

由圖6可知,工質(zhì)的凈輸出功隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高,其中,R601a的凈輸出功大于其他所有工質(zhì),R600和R245fa與R601a相差不大,R134a,R227ea,R161,R1234ze,R152a這5種工質(zhì)在臨界溫度附近凈輸出功均有不同程度的降低,到達(dá)超臨界溫度后又逐漸上升.

圖7為工質(zhì)壓力隨蒸發(fā)溫度的變化曲線.

圖7 工質(zhì)壓力隨蒸發(fā)溫度的變化

由圖7可知,工質(zhì)的蒸發(fā)壓力隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高,其中R601a的蒸發(fā)壓力最低,在蒸發(fā)溫度為387 K時(shí),R601a的蒸發(fā)壓力為0.96 MPa,遠(yuǎn)低于其他工質(zhì).因此,利用R601a作為循環(huán)工質(zhì)可以降低設(shè)備的承壓要求,并可使設(shè)備使用周期更長(zhǎng).

5 結(jié) 論

(1) ORC系統(tǒng)的熱效率隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高,在接近工質(zhì)臨界溫度時(shí),熱效率上升變緩,部分工質(zhì)會(huì)出現(xiàn)下降的趨勢(shì);當(dāng)超過臨界溫度時(shí),熱效率將繼續(xù)上升.工質(zhì)的泵功、凈輸出功和蒸發(fā)壓力基本上隨著蒸發(fā)溫度的升高而升高,部分工質(zhì)在接近臨界區(qū)域呈下降趨勢(shì).

(2) 工質(zhì)R601a的熱效率最高,凈輸出功和蒸發(fā)壓力最小,比其他工質(zhì)更適合作為煙氣余熱回收的工質(zhì).并且R601a在蒸發(fā)溫度為387 K時(shí)的冷凝壓力為0.17 MPa,僅比大氣壓大0.07 MPa,這樣可以大大降低工質(zhì)的泄漏和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的難度.從計(jì)算結(jié)果可以看出R601a是最適合煙氣余熱發(fā)電的工質(zhì).

[1] 王華,王輝濤.低溫余熱發(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2010:1-2.

[2] 李艷,連紅奎,顧春偉.有機(jī)朗肯循環(huán)在工業(yè)余熱回收中的應(yīng)用[C].2009年中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2009年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集,2009:123-128.

[3] 曾華鋒.HG_1100_25_4_YM1型鍋爐排煙溫度高的治理[J].熱力發(fā)電,2012,41(4):83-84.

[4] HIRAKAWA Y,SUUZKI T.14 MW ORC Plnat insatlled at Nippon Steel[J].Organic Ranking Cycel,1982(5):45-49.

[5] 顧偉,翁一武,曹廣益,等.低溫?zé)崮馨l(fā)電的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].熱能動(dòng)力工程,2007,22(3):115-119.

[6] LEGMANN Hilel,CITRIN David.Recovery of Low grade heat by means of the ORC process in the cement in dustry[J].World Cement,2004(4):24-29.

[7] 韓中合,葉依林.基于太陽(yáng)能的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫發(fā)電工質(zhì)的選擇[J].華東電力,2011,39(6):952-956.

[8] GUO Tao,WANG Huaixin,ZHANG Shengjun.Fluids and parameters optimization for a novel cogeneration system driven by low-temperature geothermal sources[J].Energy,2011,36(5):2 639-2 649.

[9] 王輝濤,王華,葛眾,等.中低溫地?zé)岚l(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,37(1):41-46.[10] HEBERLE F,PREIBINGER M,BRüGGEMANN D.Zeotropic mixtures as working fluids in Organic Rankine Cycles for low-enthalpy geothermal resources[J].Renewable Energy,2012,37(1):364-370.

[11] 劉廣林,陳奇成,張兵.煙氣熱源有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)工質(zhì)選擇[J].熱能動(dòng)力工程2013,28(3):241-245.

[12] KHENNICH M,GALANIS N.Thermodynamic analysis and optimization of power cycles using a finite low-temperature heat source[J].International Journal of Energy Research,2012,36(7):871-885.

[13] 韓中合,葉依林,劉赟.不同工質(zhì)對(duì)太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的影響[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2012,32(3):229-234.

[14] 史汝濤,韓吉田,宋彥美.基于地?zé)崮艿挠袡C(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2014,21(1):28-30.

[15] BOMBARDA P,COSTANTE M I,CLAUDIO P.Heat recovery from diesel engines:a thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycle[J].Applied Thermal Engineering,2010,33(2-3):212-219.

[16] LAI N A,WENDLAND M,FISCHER J.Working fluids for high-temperature organic rankine cycles[J].Energy,2011,36(1):199-211.

(編輯 胡小萍)

Research of Working Fluid for Organic Rankine Cycle Used in Waste Heat of Power Plant

ZHANG Xiufen, JIANG Weiting, ZHAO Xin, PAN Weiguo

(SchoolofEnergyandMechanicalEngineering,ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China)

The ORC cycle working fluid is studied by thermodynamic modeling approach to power plant flue gas heat recovery.According to the working fluid of the screening method,eleven kinds of organic working fluid that are suitable for low temperature waste heat power generation are selected by REFPROP software,and thermodynamic analysis method is used to calculate the thermal efficiency of the cycle of ORC systems,pump power,the net output power,operating pressure.The results are obtained that R601a is the most suitable low temperature waste heat power generation refrigerants,followed by R245fa and R600.

waste heat recovery; organic Rankine cycle; cycle efficiency; organic working fluid

10.3969/j.issn.1006-4729.2016.05.007

2015-03-23

簡(jiǎn)介：姜未汀(1979-),男,工學(xué)博士,副教授,浙江余姚人.主要研究方向?yàn)橛酂崂?強(qiáng)化換熱,納米流體.E-mail:jiangweiting618@163.com.

TM617; X706

A

1006-4729(2016)05-0443-06