有机朗肯循环工质的研究现状.doc

有机朗肯循环工质的研究现状.doc有机朗肯循环工质的研究现状张可,孟现阳,吴江涛(西安交通大学能源与动力工程学院,西安710049)摘要:工质的选取是冇机朗肯循环中的关键技术,本文对国内外冇机朗肯循环所涉及的工质进行了较为全面的调研和分析,列出了目前有机训肯循环商业化产品中所使用的工质,对其所存在的问题进行了分析,对中低温与高温冇机训肯循环可用的纯质工质进行了总结和分析。最后,介绍了混合工质在有机阴肯循环中的研究现状。有机阴肯循环工质的研究现状表明,如同一直困扰制冷领域的替代工质问题,冇机阴肯循环的T质还需要进行不断深入的研究,尤其是在高温有机朗肯循环中。关键词:有机阴肯循环;工质;制冷剂中图分类号:X706;anicRankineCycle:AnOverviewZHANGKe,MENGXianyang,WUJiangtao(SchoolofEnergyandPowerEngineering,Xi'anJiaotongUniversity,Xi'an710049)Abstract:ycle・・Purefluidsatlow-paredrespectively・anicRankineCyclewasintroduced,・TheseriesofHFE7000wereavailableasanidealfluidatcertainoperatingcondilions,however,noexactfluidhadbeenprovedperlectlysuitableathightemperature・anicrankinecycle:Workingtluids:Refrigerant0引言低品位热源每年产生大量的余热,这些余热大部分不经收集而直接排向周围环境,这种排放不仅是能源的浪费,更直接影响了环境。如果将这部分余热资源冋收用來发电,不仅可以节约大量的能源,还可以间接减少使用一次能源如煤炭、石油、天然气等产生的CO2、SO2和NOt等。低品位热源发电有众多解决方案,anicRankineCycle,以下简称ORC)近年来的发展最为迅速。ORC与蒸汽朗肯循环的原理和结构基本相同,其区别为循环工质使用有机流体工质而不是水。ORC系统结构简单,占用资源少,机纽猝量可以灵活配置,尤其适用于小规模发电。国外从上世纪80年代起才开始建立ORC发电站,主要用于生物质能、地热能与工业余热三种低品位热源的发电利用,此外还冇少数儿座太阳能ORC电站。尽管ORC的起步较晚,但其装机规模却呈指数迅速增长⑴。国内目前还没冇ORC设备制造商,尽管我国早在上世纪七十年代就自主研发了地热ORC系统卧也曾在西藏⑵与河北131引进过美国0RMAT公司的ORC系统,但后來均停止使用,目前仅冇台湾地区2007年安装的8台0RMAT公司的600W机组处于运行状态⑶。基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金():江苏省自然科学基金项目(SBK201122327)作者简介:张可(198【・),男,工程师,流体热物性通信联系人:孟现阳(1978-),男,副教授,流体热物性.******@,ORC与蒸气压缩制冷循环更为相似,所冇的制冷剂在一定的温度区间内均可作为有机朗肯循环的工质。在选择有机朗肯循环的工质时,首先需要关注其对环境的影响及其安全特性。与制冷工质相同,ORC工质要求臭氧破坏潜能(ODP)为()、温室效应潜能(GWP)尽可能小、无壽或毒性尽可能小、不可燃或可燃性尽量弱,此外冇机朗肯循环的运行温度一般高于制冷系统,因此需要工质具有较好的高温热稳定性。除白身性质外,ORC工质还需要满足使热力循环能够安全、稳定运行的要求。用于ORC的有机T质多为干工质⑷,蒸发器出口为饱和蒸气而无需过热,系统简单稳定。山于系统的制造成本与运行压力直接相关,因此对于临界温度较高的王质,可选择在较低的饱和压力下运行,使系统的成本降低、安全性提高。而对于临界压力较小的工质,也可选择在超临界状态下运行,与较高的热源温度相匹配。因此ORC工质需要具有较高的临界温度和较低的临界压力;当工质的正常沸点高于冷凝温度时,冷凝换热器内压力高于大气压,可防止工质中混入空气。当工质的正常沸点低于冷凝温度时,冷凝器内为负压状态,系统内