工业生产存在巨大的热量排放，余热回收再利用是降低生产能耗、提高企业效益的重要途径。常见的工业余热利用技术有制蒸汽、供暖、发电等。其中，余热制蒸汽需要有对应的工艺消纳产生的蒸汽，余热供暖只能在冬季运行，这两种方式都存在一定的局限性。余热发电可以全年运行，电力消纳也有保障，局限性小，适用性强。

按照余热温度不同，余热发电技术分为三种：一种是150℃以上的余热（烟气温度200℃以上），可以换热生成压力足够大的蒸汽，再进入汽轮机发电，是常规技术；一种是90-150℃的低温余热（烟气温度200℃以下），可以采用有机朗肯循环（ORC）发电，是比较成熟的新技术；一种是90℃以下的超低温余热，可以采用吸收/吸附式发电，目前仍处于实验室研究阶段。本文重点介绍有机朗肯循环发电技术。

朗肯循环是火电厂采用的发电技术，利用高压蒸汽推动汽轮机转动发电，乏汽通过凝汽器或空冷岛降温冷凝后再进入锅炉产生蒸汽。有机朗肯循环的流程和水蒸气发电流程类似，只是为了适应90-150℃低温热源，采用有机工质替代水蒸气。

有机朗肯循环包括蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵几部分，有机工质密封在内部循环。有机工质的特点是沸点低，蒸汽压力高于相同温度下的水蒸气压力，发电效率高。常见的压缩式制冷机，其内部循环工质在20℃的压力可达1MPa左右（制冷工质不同，压力有所差别），远高于100℃的水蒸气0.1MPa.a的饱和压力。ORC利用的有机工质与制冷机工质类似，种类也有很多，可根据工况选择性能匹配的工质。

有机朗肯循环发电过程如下：高压有机工质蒸汽进入膨胀机做功，带动发电机转动发电；降压后的蒸汽进入冷凝器，被外界冷却水冷凝成液体，冷却水进入冷却塔散热；冷凝液被工质泵加压后进入蒸发器，被低温工业余热加热蒸发，产生高压蒸汽进行下一次循环。

从上图可以看出，有机工质发电流程（左图）与电厂蒸汽发电流程（右图）很像，同样都是朗肯循环，不同之处在于，一个流程使用有机工质，另外一个使用水蒸气；主要设备工作方式有差别，导致名称不同（如蒸发器和锅炉）。此外，一个较大的区别在于，ORC采用容积式膨胀机较多，如螺杆膨胀机等，而电厂采用汽轮机较多，主要原因有三个：一是膨胀机额定功率小，适合ORC余热发电项目；二是膨胀机制造简单，造价低于汽轮机；三是有机工质蒸汽的比容小，汽轮机叶片和外壳之间的间隙泄漏比例大，效率低于膨胀机。

有机朗肯循环的发电效率受余热温度、工质类型、膨胀机类型等多种因素影响。余热温度越高，发电效率越高；在特定余热温度下，选择物性匹配的有机工质，能够有效提高发电效率；选择合理的膨胀机形式，也可以提高发电效率。

有机朗肯循环采用90-150℃的余热发电，发电效率在15-20%之间，去掉自用电量，输出发电效率在8-12%，高于同等条件下的水蒸气发电效率。该技术节能效果明显，全年运行，投资回收期较短，是一种很好的余热利用技术，市场前景广阔。

本文来源：“低碳传送器”微信公众号

免责声明:本网站所发布内容，除标注【原创】外均属各大媒体平台或者会员粉丝推荐，如转载时标注作者及出处，本网站会一并载入，如没有特别注明，则默认为网络转载，如原作者认为不妥，请告知，我们会立即处理，并表示歉意！

电话：010-85219838