唐建平, 康丽霞, 2, 刘永忠, 2

基于模拟的单/双压蒸发有机朗肯循环结构选择

唐建平1, 康丽霞1, 2, 刘永忠1, 2

(1. 西安交通大学 化工系, 陕西 西安 710049;2. 陕西省能源化工过程强化重点实验室, 陕西 西安 710049)

针对单/双压蒸发有机朗肯循环(ORC)系统的工质和结构选择问题，结合Aspen Plus模拟和夹点理论分析，以120～200 ℃的低温热源为例，对单双压蒸发ORC系统在不同工质条件下的热力学性能和换热过程进行了研究。结果表明：热源和工质换热形成的夹点类型是单/双压蒸发ORC系统结构选择的关键。对于单压蒸发ORC，随着工质临界温度的降低，工质在最优条件下与热源形成的夹点类型由泡点夹点(VPP)逐渐变为泡点和进口双夹点(VPP&PPP)，并最终形成单独的进口夹点(PPP)；在形成VPP&PPP双夹点时，单压蒸发系统效率达到最大；研究还指出VPP&PPP双夹点是单/双蒸发结构选择的临界点，并据此获得了单/双压蒸发系统结构选择的定量关联式，为ORC系统工质和结构的选择提供了定量分析基础。

低温余热；有机朗肯循环；双压蒸发结构；过程模拟；夹点

1 前 言

有机朗肯循环(organic Rankine cycle，ORC)已被证实是实际回收利用低温余热最有效的方式之一[1]。近年来，为了最大限度地提升ORC系统性能，各种不同类型的ORC结构相继被提出和应用，如同流回热结构[2]、侧线回热结构[3]、双(多)压蒸发结构[4]、有机闪蒸结构[5]、超临界循环结构[6]等，极大地推动了ORC在余热回收领域的进一步发展和应用[7]。针对ORC系统结构的选择和优化也成为研究者们关注的重点之一。

基础ORC结构主要包含工质泵、蒸发器、透平机和冷凝器4个单元模块。……