吴林军

（福建省锅炉压力容器检验研究院， 福建 福州 350008）

1 引言

能源的发展是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。然而，多年来由于我国能源开发与利用中的低效率和高消耗，一直制约着我国经济与社会的可持续发展。近年来，低品位的热回收利用出现了显著增长，我国已将“余热利用工程”列为国家十大重点节能工程之一。此外，基于有机朗肯循环(ORC，Organic Rankine Cycle)的低温余热发电技术，可以充分实现能源的梯级利用[1-3]。

本文提出了一种双级并联ORC发电系统，并对系统进行分析和优化。相较于简单朗肯循环，双级ORC系统的研究难度很大。由于其结构的复杂性，所研究的工质组合和关键参数数量倍增。本文针对典型的并联双级ORC发电系统，选用10种工质分别作为循环I和循环II的工质，对可能的多种工质组合进行了研究，并对两个ORC的蒸发温度对工质的性能影响进行分析。

2 系统描述与数学模型

如图1所示，本文所研究的双级朗肯循环发电系统由两个朗肯循环并联组成。该循环系统是由蒸汽发生器SG、冷凝器CON、膨胀机Turb、以及工质泵Pump组成。为了实现LNG冷能的高效梯级利用，使其依次经过冷凝器CON1和冷凝器CON2。在低温ORC（循环Ⅰ，1-2-3-4-1）中，工质1在蒸发器SG1中被热源加热，形成过热蒸汽，推动膨胀机Turb1旋转并带动发电机发电，然后进入冷凝器CON1被液化天然气冷凝，同时液化天然气气化成低温天然气。工质2在高温ORC（循环Ⅱ，5-6-7-8-5）中，先推动膨胀机Turb2做功，然后进入冷凝器CON2，随后被来自冷凝器CON1的低温天然气冷凝。……