魏新利，尹树桂，马新灵，李 慧

(郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001)

0 引言

有机物朗肯循环(ORC)是以低沸点有机物为工质的闭式朗肯循环，由于其蒸发和冷凝温度较低、设备相对简单，被认为是一种切实可行的低品位余热发电技术［1］.这种技术既缓解了企业电力不足的矛盾，又减轻了余热对环境造成的热污染，从而实现能源和环境的可持续性发展.早在1966年就有学者指出可用有机朗肯循环回收低品位热能.以色列的ORMAT公司和日本曾经建造了废热ORC系统，取得了很好的经济和环保效益.美国MTI公司也曾建造了利用炼油厂余热(110℃)的ORC系统，以R113为工质，采用单级向心透平，输出功率约为1 174 kW.Andersen W C等通过实验研究揭示了有机物工质的化学稳定性及其对ORC经济性的影响.笔者在前人研究的基础上，以热力学第一定律和第二定律为基础，利用Aspen plus软件对有机朗肯循环进行模拟，对热力系统中的重要影响参数进行性能分析，并提出优化后的系统设计方案.

1 有机朗肯循环热力分析

1.1 有机朗肯循环的原理

ORC的热力过程，如图1所示.低沸点工质在蒸发器中被余热流预热、汽化后，有机蒸气推动膨胀机旋转做功，带动发电机发电.膨胀机排出的乏气进入冷凝器被循环水冷却，液态有机物进入工质泵升压后被送回至蒸发器［2］.

图1 有机朗肯循环的工作原理示意图Fig.1 Simple schematic of Organic Rankine Cycle

1.2 有机朗肯循环的热力分析

作为一个动力循环系统，评价有机朗肯循环最直接的性能指标为第一定律效率……