胡希栓

1 前言

近些年，随着技术及装备的进步，高温（≥450℃）、中温（≥250℃）余热利用已在钢铁、水泥和石油化工等工业领域取得较大的成绩。但在工业生产中还存在着大量的低温余热，由于技术装备等原因未能被广泛利用，因此需要开发新的针对250℃以下的低温余热利用技术，进一步提高能源利用效率。

有统计指出，人类所利用的热能中有50%最终以低品位废热的形式直接排放。因此，合理回收利用这一部分热量，能够缓解我国的能源紧缺问题，同时保护环境。

常见的低温热能发电主要应用于太阳能热力发电、工业余热发电、地热发电、生物质能发电等。目前利用低温热能的发电技术主要是基于朗肯循环（Rankine）的热力发电系统，如有机工质朗肯循环（ORC）、Kalina循环等，另外还有应用适应性比较强的螺杆膨胀机带动发电机发电。本文将着重对这三种技术进行分析介绍。

2 有机工质朗肯循环（ORC）技术

2.1 有机工质朗肯循环系统介绍

有机工质朗肯循环（简称有机朗肯循环），即在传统朗肯循环中采用有机工质代替水推动涡轮机做功。图1为有机工质朗肯循环发电系统示意图。低压液态有机工质经过工质泵增压后进入预热器、蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸汽之后，高温高压有机工质蒸汽推动涡轮机做功，产生能量输出，涡轮机出口的低压蒸汽进入冷凝器，向低温热源放热并冷凝为液态，如此往复循环。

由于该循环系统采用低沸点有机工质作为热力循环工质与低温余热换热，有机工质吸热后产生高温高压蒸汽，推动汽轮机或其他膨胀动力机带动发电机发电。……